Комплекс бронированных гусеничных машин
Изобретение относится к бронетанковой технике, в частности к комплектации семейств бронированных гусеничных машин Сухопутных войск или бронированных гусеничных машин на танковых шасси гражданского назначения, а также их выполнению. Сущность изобретения заключается в оснащении семейств гусеничных машин комплекса унифицированными шасси базового танка с оптимально подобранными для каждой бронированной машины типами шасси (в зависимости от положения моторно-трансмиссионной установки по отношению к корпусу, наличия или отсутствия вынесенной кабины) и дифференцированными уровнями их броневой защиты с использованием унифицированных составных частей шасси базового танка (моторно-трансмиссионного отделения с дизельным двигателем, ходовой части, системы электрооборудования и др.) В качестве базовой БМ комплекс содержит танк, включающий:
- силовую установку с четырехтактным дизелем, вентиляторную систему охлаждения моторно-трансмиссионной установки с разомкнутым воздушным трактом, систему воздухопитания с двухступенчатым воздухоочистителем впускного воздуха двигателя с неизолированным воздушным трактом;
- ходовую часть, содержащую опорные катки с наружной амортизацией диаметром не менее 750 мм, необрезиненные гусеницы, рычажно-лопастные гидравлические амортизаторы, установленные в расточках корпуса.
Реализация изобретения позволит повысить тактико-технические характеристики боевых гусеничных машин (улучшить общемашинные технические характеристики гусеничных машин гражданского назначения), сократить длительность разработки, постановку на серийное производство, проведение модернизации и повышение эффективности использования бронированных гусеничных машин (упрощение обучения и эксплуатации, также улучшение ремонтопригодности).
Изобретение относится к бронетанковой технике, в частности к использованию унифицированных сборочных единиц танковых шасси для комплектования семейств бронированных гусеничных машин (БГМ) различных родов Сухопутных войск также бронированных гусеничных машин на танковых шасси гражданского назначения с целью повышения тактико-технических характеристик боевых гусеничных машин (улучшения общемашинных технических характеристик гусеничных машин гражданского назначения), сокращения длительности разработки, постановки на серийное производство и проведения модернизации, также повышении эффективности использования бронированных гусеничных машин.
Известен мобильный комплекс машин, предназначенный для прокладки нефтегазопроводов [1], выполненный на едином гусеничном шасси танка Т-55 с различными надстройками целевого назначения, устанавливаемыми на шасси.
Указанный комплекс включает следующие машины:
- транспортер труб;
- трубоукладчик;
- сварочную машину;
- трубочистную машину;
- машину для нанесения изоляции труб;
- путепрокладчик;
- траншеекопатель
Гусеничное шасси танка обеспечивают комплексу хорошую проходимость в условиях бездорожья, где отсутствуют возможность продвижения колесных машин.
Высокая унификация сборочных единиц шасси повышает ремонтопригодность машин, упрощает снабжение их едиными горюче-смазочными материалами, обучение экипажа эксплуатации машин и т.д.
Недостатком комплекса является нерациональное применение боевых свойств шасси, особенно бронирования корпуса для решения сугубо гражданских задач, не требующих использования этих свойств.
Броневой корпус танка, являющийся составной частью боевой машины, для защиты от противотанковых средств противника имеет большую массу.
Применение массивного корпуса танка для решения задач комплекса при прокладке нефтегазопроводов вызывает необоснованное увеличение нагрузок силовых установок, трансмиссий, ходовых частей, снижение их ресурса,
ухудшение экономичности, проходимости машин, также уменьшает полезную нагрузку машин.
Известен комплекс бронированных гусеничных машин, содержащий базовую машину - танк Т-64А и семейство бронированных гусеничных машин на его базе: многоцелевой транспортер-тягач МТ-Т (изделие 429 AM), путепрокладчик БАТ-2 (изделие 454), котлованная машина МДК (изделие 453), самоходный кран КГС-25, промышленный бульдозер с рыхлителем БГ-1 [2].
В состав унифицированного шасси базового танка Т-64А входят: специально сконструированный двухтактный турбопоршневой дизель 5ТДФ (6ТД), расположенный поперечно между двумя планетарными бортовыми трансмиссиями по обе стороны двигателя, эжекционная система охлаждения с замкнутым воздушным трактом, система воздухопитания двигателя с изолированным забором воздуха из атмосферы, в ходовой части с каждого борта использованы опорные катки малого диаметра 555 мм с внутренней амортизацией, гидравлические телескопические амортизаторы, стальные гусеничные ленты с металлической беговой дорожкой.
При проектировании танка Т-64 и его модификаций - Т-64А, Т-64Б, Т-80УД, Т-84 ставка делалась на создание малогабаритного моторно-трансмиссионного отделения. Оригинальная танковая трансмиссия состоит из правого и левого агрегатов, в которых объединены семискоростная планетарная коробка передач и бортовая передача. Изменение скорости движения и тяговых усилий, повороты, торможение и отключение энергетической установки производится включением и выключением определенных фрикционов в коробках передач правого или левого борта. Это позволило не устанавливать - центральную коробку передач, гитару, главный фрикцион, два планетарных механизма поворота, традиционно применяемых на отечественных танках первого послевоенного поколения (Т-54, Т-55 и Т-62) и сократить объем МТО почти вдвое по сравнению с танком Т-54.
Вместе с тем, принятая для танка компоновка МТО исключает применение унифицированных МТО для машин, нуждающихся в отборе мощности (отсутствие редуктора-гитары с отбором мощности) для привода различных агрегатов инженерных и специальных машин, также для машин с передним расположением МТО, созданных на базе танка Т-64А и тягача МТ-Т. Поэтому в этих машинах используются от базового танка только трансмиссия и ходовая часть [2], а вместо двухтактного двигателя используется 4-х тактный многотопливный дизель В-46-4 с продольным расположением в корпусе [3].
В шасси всех украинских танков второго и третьего поколений устанавливаются двухтактные дизели (двигатели 5ТДФ и типа 6ТД), [4], [5]. По важнейшим характеристикам украинские танковые дизели являются лучшими в мире среди двухтактных дизелей, но уступают 4-х тактным дизелям.
К основным недостаткам двухтактных дизелей относятся:
- высокая тепловая напряженность двигателя, что снижает их надежность. Ресурс украинских дизелей ниже 4-х тактных российских дизелей, устанавливаемых в танки Т-72, Т-90, Т-90С;
- меньшая полнота сгорания топлива, больший расход масла и, как следствие, - худшие экономические показатели;
- сложность и высокая стоимость изготовления и ремонта двигателей;
- повышенный расход воздуха, что требует установки воздухоочистителя (ВО) больших размеров и увеличения затрат мощности на привод агрегатов наддува. Последнее является главной причиной худшей топливной экономичности двухтактных дизелей в сравнении с 4-х тактными. У украинских танков Т-80УД и российских танков Т-72Б (Т-90), оснащенных 4-х тактными дизелями, соотношение расходов топлива при равных условиях движения составляет 1,4:1 и, соответственно при движении по типовой бетонной испытательной трассе расход топлива этих машин на 1 км пути составляет 3,6:2,6 л [6];
- худшая приемистость двухтактных дизелей;
- пониженный ресурс при эксплуатации дизеля в особо пыльных условиях [7];
- неудовлетворительные пусковые характеристики дизеля в условиях низких температур окружающего воздуха, обусловленные особенностями рабочего цикла. Для улучшения пусковых качеств двигателей типа 6ТД на них устанавливается система дозированного масловпрыска, влекущая дополнительный расход масла [6]. Основным видом пуска этих двигателей является электрический, более энергоемкий и менее надежный в эксплуатации [6];
- Двухтактные дизели, как и газотурбинные двигатели, в большей степени, чем 4-х тактные дизели зависимы от внешних условий (здесь и далее сравниваются двигатели: двухтактные дизели 5ТДФ украинских танков Т-64; газотурбинные двигатели ГТД-1000Т российских танков Т-80; 4-х тактные дизели В-46 российских танков Т-72):
- при температуре окружающего воздуха +40°С потери мощности двухтактного дизеля и газотурбинного двигателя соответственно в два и 12,5 раз больше, чем у 4-х тактного дизеля;
- на высоте 3 км над уровнем моря потери мощности достигают:
- у 4-х тактного дизеля около 5%;
- у двухтактного дизеля - 9%;
- у ГТД - 15,5% [7], [8].
- Моторно-трансмиссионные установки украинских танков Т-64 и Т-84 выполнены с изолированным воздушным трактом системы воздухопитания двигателя и замкнутым воздушным трактом системы охлаждения, которым присущи следующие недостатки:
По системе воздухопитания
Изолированный воздушный тракт системы воздухопитания двигателя благодаря высоким скоростям потока воздуха по организованному тракту обладает подсасывающим эффектом, вследствие чего в воздухоочистители попадают листья, хвоя, стерня, полова, мелкие кусочки других посторонних предметов. Это приводит к засорению сетки циклонного аппарата или циклонов первой ступени ВО, росту сопротивления тракта, ухудшению работы циклонов по очистке воздуха от пыли и, как следствие, к снижению ресурса двигателя. Особенно опасно попадание водяной волны на вход в воздухопитающие окна изолированного воздушного тракта при преодолении ям с водой. В этих случаях вода проникает в камеру сгорания двигателя, вызывая его тяжелые повреждения вследствие гидроударов при движении поршней к верхней мертвой точке (разрушение поршней, деталей кривошипно-шатунного механизма и т.п.).
По системе охлаждения двигателя
Система охлаждения двигателя украинских танков-эжекционная с замкнутым воздушным трактом.
Эжекционная система охлаждения проигрывает вентиляторной системе охлаждения по КПД, скорости снижения температуры охлаждающей жидкости и эффективности отвода тепла при снижении нагрузки двигателя в 1,5-2 раза.
Обеспечение заданного расхода воздуха через радиаторы требует существеного поджатия газов в соплах эжекторов и повышения сопротивления на выпуске двигателя. Это отрицательно сказывается на надежности двухтактных дизелей (5ТДФ, 6ТД), имеющих рекордно высокие показатели теплонапряженности поршней и чрезвычайно чувствительных к сопротивлению на трассе выпуска [7].
Замкнутый воздушный тракт системы охлаждения отличают малая кратность обмена воздуха в МТО, повышенные теплонапряженность агрегатов и узлов, находящихся в плохо вентилируемом объеме, и пожароопасность МТО, быстрое старение резино-технических деталей, снижающее их надежность и срок службы.
Эжекционная система охлаждения не обеспечивает нормальный температурный режим работы двухтактного украинского дизеля (даже 1000-сильного-6 ТД) при температуре окружающего воздуха выше 25-30°С на всех скоростных и нагрузочных режимах. Кроме того в конструкциях двигателей типа 6ТД для исключения их перегревов применяется устройство ограничения подачи топлива в условиях высокогорья [6];
Изначально ходовая часть танка Т-64 отличалась низкой несущей способностью. Поэтому, начиная с танков Т-80УД, на всех опытных и серийных образцах устанавливается ходовая часть танка Т-80. Конструкция ходовой части этого танка является предметом отдельного рассмотрения, приведенного ниже.
Относительно высокая стоимость и недостаточная техническая надежность серийных машин послужили причиной того, что объемы производства танков Т-64 были не велики [5]
Известен принятый за прототип комплекс бронированных гусеничных машин (патент Российской Федерации RU 2242699 С2), содержащий в своем составе базовую машину-танк и семейство гусеничных машин различных родов Сухопутных войск, в т.ч. и двойного назначения (топливомаслозаправщик - фиг.6; инженерно-дорожная машина - фиг.11; боевая ремонтно-эвакуационная машина - фиг.15), состоящих из единых (унифицированных) шасси базовой машины и надстроек целевого назначения, устанавливаемых на шасси (всего 16 боевых машин комплекса на базе шестиопорного шасси базового танка).
Достоинством изобретения является возможность использования в комплексе бронированных гусеничных машин унифицированных составных частей шасси базового танка, что позволяет обеспечить высокую ремонтопригодность машин, использовать единую номенклатуру горючесмазочных материалов, упростить процесс обучения экипажей и т.д.
Однако указанный комплекс имеет ряд недостатков:
1 В качестве базовой машины (БМ) комплекса выбран газотурбинный танк Т-80Б (Т-80У) и, как вариант, модернизированный танк Т-80Б с определенным набором тактико-технических характеристик (танковая пушка калибра 120...125 мм, удельная мощность на уровне не менее 16 кВт/т; запас хода - не менее 400 км) и конструктивным исполнением составных частей танка (шести- или семиопорное шасси, вынесенный за башню автомат заряжания, наличие в составе танка комплекса активной защиты).
Указанные признаки не могут служить для правильного выбора базовой машины комплекса по следующим причинам:
- ряд признаков - калибр пушки, вынесенный за башню автомат заряжания, наличие комплекса активной защиты не могут влиять на характеристики бронированных машин комплекса, создаваемых с использованием шасси базового танка;
- не учитывается опыт мирового и отечественного танкостроения, результаты сравнительных испытаний бронетанковой техники, опыт боевого применения и войсковой эксплуатации боевых танков. Приведенные отличительные признаки могут меняться в определенный момент времени, подчиняясь изменениям национальной военной доктрины государства.
Например, в антитеррористической войне блока государств против войск талибов в Афганистане в 2001 г, американский газотурбинный танк М1А2 SEP Abrams, занимающий первое место в рейтинге по квалификации Forecast International, участия не принимал, т.к. не мог транспортироваться авиацией из-за большой массы, был не способен преодолевать горные перевалы, требовал
прочных мостов. В этой войне приняли участие исключительно российские танки Т-55, максимально приспособленные к особенностям ведения боевых действий того времени, отличающиеся простотой и надежностью в эксплуатации, хорошей ремонтопригодностью, дешевизной [7].
Между тем, танк Т-55, созданный в конце 50-х годов прошлого столетия не соответствует по тактико-техническим характеристикам пункту 1 формулы изобретения прототипа (танк вооружен пушкой калибра 100 мм, удельная мощность составляет 11,7 кВт/т, шасси - пятиопорное, автомат заряжания и комплекс активной защиты отсутствуют).
1.1 В настоящее время во всех странах мира, имеющих на вооружении танки, подавляющее их большинство оснащено дизельными силовыми установками (дизельные танки находятся в танковых парках 111 государств, а газотурбинные - в танковых парках только девяти стран. Дизельные танки составляют основу танковых парков армий всех стран мира, за исключением США. При этом в США в экспортных целях разработан танк М1А2 Abrams с дизельным двигателем). Танковые газотурбинные двигатели не получили большого распространения в мире. Это подтверждается тем, что из 25 специальных программ, определяющих развитие мировых танкостроения и танкового рынка в 2003-2012 гг. только две программы относятся к газотурбинным двигателям [9].
Таким образом, танки с газотурбинными двигателями не имеют перспективы развития, а на мировом рынке вооружений не имеют спроса, что объясняется следующими их недостатками:
1.1.1 Главный из них - низкая топливная экономичность двигателя. Часовой расход топлива газотурбинного танка Т-80 примерно в 1,8 раза больше, чем у дизельного танка Т-72Б (Т-90). При движении по типовой бетонной испытательной трассе расход топлива двигателями этих машин на один км пути составляет 4,6:2,6 л соответственно [6]. Отсюда вытекают два следствия:
- Повышенная пожароопасность танка с ГТД, т.к. требуется размещать в танке большее количество топлива, чем на танке с поршневым двигателем;
- В танке все равно не удается разместить требуемое количество топлива. Поэтому по результатам сравнительных войсковых испытаний запас хода у танков Т-80 был меньше, чем у дизельных танков Т-72 до 31%; это приводило к необходимости при организации маршей предусматривать возможность дозаправки танков Т-80 в ходе суточных переходов [7], [9].
Следовательно, подразделения танков с ГТД являются более уязвимыми при любой угрозе нарушения снабжения их топливом.
По опубликованным данным создателей танка Т-80У [10] запас хода этого танка при полной заправке топливом составляет 335 км. По этому показателю танк Т-80У не соответствует пункту 1 формулы изобретения прототипа (запас хода должен составлять не менее 400 км).
1.1.2 Танки Т-80, номинальная удельная мощность которых превышала показатели танка Т-72 на 25%, в процессе войсковых испытаний имели преимущество по тактическим скоростям в европейских условиях лишь на 9%, а в условиях Средней Азии - не более 2% [9]. В горной местности танки Т-80 уступали в скорости танкам Т-72 [7], [8].
1.1.3 Расход воздуха через ГТД в несколько раз превышает расход воздуха через дизельный двигатель, а влияние сопротивлений на всасывании двигателя сказывается на ухудшении эффективных показателей ГТД существенно больше, чем для дизеля. Это ставит перед разработчиками воздухоочистителей (ВО) для ГТД две альтернативных проблемы.
В случае применения двухступенчатых воздухоочистителей (первая ступень мультициклонная, вторая - барьерная из специального картона) достигаются большие габариты ВО (В настоящее время объем воздухоочистителя американского танка М-1 равен примерно половине объема двигателя), также требуется частое и трудоемкое обслуживание второй ступени [10].
В случае применения бескассетных воздухоочистителей, не требующих обслуживания (эта конструкция реализована в танках Т-80, Т-80У), резко сокращается ресурс ГТД при эксплуатации танков в условиях высокой запыленности воздуха (лессовая пыль) в жарких регионах мира [7], даже с использованием специального воздухозаборного устройства - воздуховода большого диаметра, обеспечивающего забор воздуха на высоте около 3 м, где пыли значительно меньше, чем на уровне крыши моторно-трансмиссионного отделения, откуда воздух поступает для подачи к воздухоочистителям на всех остальных танках.
За 30 лет эксплуатации газотурбинных танков обе эти проблемы не решены;
1.1.4 Резкое падение мощности двигателя при повышении температуры окружающего воздуха и при действии танков в горах (обоснования приведены выше). Кроме того, при эксплуатации современных танков Т-80У, оснащенных ГТД мощностью 1100 и 1250 л.с. в жарких и пыльных условиях предусмотрено ограничение подачи топлива для снижения максимальной температуры газов перед силовой турбиной на 50°С с целью исключения спекания пыли на лопатках турбины. При этом мощность газотурбинного двигателя уменьшается дополнительно на 150 л.с. [8];
1.1.5 Более высокая, чем у дизельных танков стоимость эксплуатации, в т.ч. из-за худшей топливной экономичности ГТД;
1.1.6 Стоимость ГТД выше дизельного двигателя при равной мощности в 8-10 раз. Его высокая стоимость, как одного из главных составных частей танка, приводит к существенному удорожанию самого танка [5], [7], [11].
1.1.7 Возможность использования шасси с ГТД как базового для создания инженерных и специальных машин ограничена в силу указанных выше причин.
1.2 На танках типа Т-80 применяются:
- опорные катки уменьшенного диаметра 670 мм с наружной амортизацией (на самых массовых танках в мире Т-55 и Т-62 диаметр шин 810 мм, на танках Т-72, Т-90 соответственно 750 мм);
- гусеницы с обрезиненной беговой дорожкой;
- телескопические гидроамортизаторы.
Анализ конструкций ходовой части, результатов испытаний танков типов Т-80 и Т-72, выполненные расчеты показывают, что при одинаковой массе танков и количестве опорных катков, конструкция ходовой части базового танка Т-80Б уступает танку Т-72 по надежности, поражаемости при подрывах мин, сопротивлению в движителе при движении:
1.2.1 Сопротивление перекатыванию опорных катков танка Т-80 по обрезиненной гусенице примерно в 1,5 раза выше, чем сопротивление перекатыванию опорных катков по необрезиненной гусенице. При этом технология изготовления обрезиненных траков значительно сложнее и дороже;
1.2.2 По надежности шины танка Т-80 вследствие более высокой катковой нагруженности уступают надежности шин большего диаметра;
1.2.3 Опорные катки уменьшенного диаметра танка Т-80 не позволяют буксировать его «на колесах» при отсутствии гусениц по относительно слабым грунтам;
1.2.4 Телескопические гидроамортизаторы танка Т-80 обладают повышенной теплонапряженностью.
В этих амортизаторах снижение теплонапряженности достигается установкой специальных термокомпенсационных клапанов и применением устройств, выключающих амортизаторы при движении по быстрочередующимся мелким неровностям, что приводит к снижению демпфирующих характеристик амортизатора. Это вносит ограничения в подвижность танка при выключении амортизатора;
1.2.5 Система подрессоривания танка Т-80 уступает по живучести при подрывах мин конструкции лучших танковых образцов.
Самым тяжелым повреждением ходовой части танка Т-80 является вырыв оси балансира из корпуса (конструктивно узлы подвески выполнены с одной короткой опорой балансира). Вырыв оси балансира сопровождается срезанием резьбы на гайке и оси, а также развальцовкой отверстий в кронштейнах. Для полноценного восстановления этого повреждения требуется заводской ремонт, т.к. в войсковых условиях произвести ремонт посадочных мест не представляется возможным.
Гидроамортизаторы танка Т-80 при взрыве мин под катком также имеют пониженную противоминную стойкость (наиболее вероятные отказы - разрушение штока и компенсационной камеры).
2. Следующий существенный недостаток рассматриваемого комплекса заключается в том, что для комплектации БГМ различного назначения, входящих в его состав, используется единое базовое гусеничное танковое шасси, призванное обеспечить равные подвижность и равнозащищенность экипажей всех бронированных гусеничных шасси комплекса в боевых порядках автономной группы, действующей в отрыве от баз снабжения при решении военно-тактических задач, например в условиях локального конфликта.
Анализ существенных признаков прототипа изобретения показал, что:
2.1. все бронированные гусеничные машины, входящие в состав автономного комплекса, в действительности не имеют равной с базовым танком защищенностью экипажа, при применении их в боевых порядках с танками:
- во-первых потому, что танк является многоцелевым оружием, способным поражать на поле боя разнообразные цели, а другие БГМ предназначены для выполнения только специфических боевых и вспомогательных задач и не могут оказать противнику эффективного противодействия. Поэтому их выживаемость на поле боя будет ниже, чем у танка;
- во-вторых, при поражении противотанковыми средствами башни базового танка (фиг.2 описания изобретения) вероятность вывода из строя экипажа в отделении управления будет существенно ниже, чем при поражении топливомаслозаправщика (фиг.6), или надстроек боевой машины реактивной системы залпового огня - «БМ РСЗО» (фиг.8) или транспортно-заряжающей машины (ТЗМ) РСЗО (фиг.9), сопровождающимися возгоранием топлива или детонацией реактивных снарядов;
2.2. Поставленная цель в обеспечении равнозащищенности всех БГМ комплекса с базовым танком является необоснованной.
Как следует из описания изобретения, БГМ РСЗО способны «поразить практически любые оборонительные сооружения и машины противника (БГМ РСЗО - на расстоянии свыше 5000 м) при прорыве, оставаясь недосягаемыми для огня (в частности танкового) противника».
Последнее свидетельствует о том, что БГМ РСЗО не требуется одинаковая равнозащищенность с базовым танком, который согласно определению термина «основной боевой танк» предназначен для поражения целей противника на поле боя, «находясь под огнем практически всех противотанковых средств, имеющихся у противника» [4];
2.3. Применение единого базового танкового гусеничного шасси с традиционным размещением моторно-трансмиссионной установки (МТУ) в корме, а экипажа раздельно: механика-водителя в корпусе, а остальных членов экипажа в башне, для создания 16 боевых машин различного функционального назначения, входящих в комплекс, ограничивает возможность создания оптимально рациональных компоновочных схем, в частности применение в компоновке БГМ шасси с передним расположением МТУ и вынесенных кабин.
Разместить силовую установку танка Т-80 с газотурбинным двигателем (фиг.2) в носовой части корпуса сложно.
Труднопреодолимым препятствием является организация в передней части корпуса:
- системы воздухопитания двигателя с применением входного заборного устройства-воздуховода большого диаметра, обеспечивающего забор воздуха на высоте около 3 м, где пыли значительно меньше, чем на уровне крыши моторно-трансмиссионного отделения, откуда воздух поступает для подачи к воздухоочистителям на всех остальных танках;
- системы выпуска высокотемпературных газов, требующих применения газоходов большого проходного сечения.
Это объясняет причину использования единого базового танкового гусеничного шасси исключительно с задним расположением МТУ для создания автономного комплекса бронированных гусеничных машин согласно изобретению RU 2242699 С2.
3. Следующим недостатком комплекса является применение броневого корпуса, как составной части единого базового танкового шасси с броневой и динамической защитой со стойкостью от кумулятивных боеприпасов и бронебойно-подкалиберного снаряда танковых пушек.
Объем решаемых задач и соответственно интенсивности воздействия средств поражения противника на образцы бронированных гусеничных машин различных родов войск отличаются в широких пределах. Поэтому при назначении уровней защищенности бронированных гусеничных машин целесообразно использовать дифференцированный подход к каждому из видов боевых и вспомогательных машин Сухопутных войск.
Требуемый уровень защищенности образца БГМ от того или иного типа противотанковых средств находится в определенном соответствии с ожидаемой интенсивностью применения противником данного средства [12].
Логично следует из этого, что защищенность танка должна быть наивысшей и превышать уровень защищенности других БГМ комплекса, например, топливомаслозаправщика, машины жизнеобеспечения, БГМ РСЗО и т.д. Применение единого броневого корпуса базового танка, имеющего наивысший уровень защищенности для БГМ различного назначения ведет к необоснованному увеличению полной массы этих машин, ухудшению показателей подвижности, снижению ресурса силовой установки, трансмиссии, ходовой части, удорожанию машин или уменьшению полезной грузоподъемности.
Задачей настоящего технического решения является устранение указанных недостатков за счет комплектования бронированных гусеничных машин различных родов Сухопутных войск или гражданского назначения
унифицироваными шасси базового танка с апробированными в процессе длительной войсковой эксплуатации и при боевом применении основными составными частями, с оптимально подобранными компоновочными схемами шасси и уровнем защиты с целью повышения ТТХ БГМ (улучшения общемашинных технических характеристик гусеничных машин гражданского назначения), сокращения длительности разработки, постановки на серийное производство и проведения модернизации, также повышении эффективности использования БГМ (упрощение обучения и эксплуатации, улучшение ремонтопригодности).
В изобретении поставленная задача решается посредством того, что в комплексе бронированных гусеничных машин, содержащих базовую боевую машину (БМ) и семейство гусеничных машин различных родов Сухопутных войск или гражданского назначения, состоящих из унифицированных шасси базовой машины (унифицированный модуль шасси - «УМШ») и надстроек целевого назначения (модуль «верха» - «МВ»), установленных на шасси, в качестве базовой машины используется боевой танк с уровнем тактико-технических характеристик, соответствующими современной национальной военной доктрине государства, включающий:
- силовую установку с 4-х тактным двигателем с самовоспламенением от сжатия (дизель), вентиляторную систему охлаждения моторно-трансмиссионной установки с разомкнутым воздушным трактом, двухступенчатый воздухоочиститель впускного воздуха с неизолированным воздушным трактом;
- ходовую часть, содержащую опорные катки с наружной амортизацией за счет применения массивных шин диаметром не менее 750 мм, гусеницы с необрезиненной беговой дорожкой, лопастные гидроамортизаторы, установленные в расточках корпуса.
При этом унифицированные шасси могут выполняться:
- четырех типов в зависимости от расположения моторно-трансмиссионной установки с дизельным двигателем по отношению к корпусу и наличия или отсутствия вынесенной кабины:
- с задним расположением МТУ - «УМШ1»;
- с передним расположением МТУ - «УМШ2»;
- с передним расположением МТУ и вынесенной кабиной - УМШ3»;
- с задним расположением МТУ и вынесенной кабиной - «УМШ4»
- четырех категорий защиты от средств поражения в порядке снижения уровней бронирования:
1-я категория защиты - от бронебойных подкалиберных снарядов современных танковых пушек и управляемых противотанковых ракет с кумулятивными боевыми частями,
2-я категория защиты - от бронебойных подкалиберных снарядов малокалиберных автоматических пушек и противотанковых гранат с кумулятивными боевыми частями,
3-я категория защиты - от бронебойных патронов крупнокалиберных пулеметов и стрелкового оружия,
4-я категория защиты - от бронебойных пуль калибра 7,62-мм и осколков осколочно-фугасных снарядов.
Категории броневой защиты могут дополняться комплексами обнаружения угрозы в оптическом, ультрафиолетовом и радиолокационном диапазонах длин волн, постановки помех системам наведения, поражения подлетающих боеприпасов.
Состав УМШ включает в себя:
- броневой корпус, выполненный с соответствующим расположением отделений для размещения МТУ с дизельным двигателем, экипажа и расчета, также специального оборудования, с встроенными и навесными элементами соответствующей категории защиты;
- унифицированные составные части шасси базовой БМ: МТУ с дизельным двигателем, ходовую часть, системы электрооборудования и электроснабжения, средства управления шасси, систему электромагнитной защиты, средства обеспечения обитаемости, систему защиты от оружия массового поражения, систему противопожарного оборудования, средства снижения тепловой заметности, воздушную систему, систему гидропневмоочистки приборов наблюдения, оборудование для подводного вождения, встроенное оборудование для самоокапывания, комплект группового ЗИП (возможно отсутствие отдельных составных частей или расширение состава УМШ).
Анализ отличительных признаков заявочных материалов показал, что:
1 выбор в качестве базовой боевой машины комплекса боевого танка с уровнем тактико-технических характеристик, соответствующих национальной военной доктрине государства, обеспечивает внедрение в конструкцию вновь разрабатываемых и модернизируемых образцов комплекса БГМ лучших достижений науки и техники, использование в производстве современных и освоенных технологий, ускоряет процесс создания конкретного вида бронированных гусеничных машин;
2 выполнение всех бронированных гусеничных машин с использованием единых с базовым танком отличительных признаков в заявочных материалах по силовой установке и ходовой части (в качестве примера приняты базовые танки Т-72, его модификации и танки типа Т-90) обеспечивает превосходство этих БГМ над комплексом бронированных гусеничных машин с аналогичными
массами образцов машин одинакового назначения, имеющими силовые установки с двухтактными дизельными и газотурбинными двигателями, ходовые части с малоразмерными опорными катками с внешней ошиновкой, обрезиненными гусеницами и телескопическими амортизаторами (примером этих базовых танков могут служить украинские танки типа Т-84 и, соответственно, российские газотурбинные танки типа Т-80, в т.ч. Т-80Б и Т-80У).
Это превосходство обеспечено:
2.1 применением 4-х тактных дизелей с современными ТТХ, оснащенными агрегатами наддува, позволяющими получить наивысшие показатели по запасу хода машин, лучшую приспособленность к их эксплуатации в особо сложных условиях (горная местность, жаркие и пыльные условия, характерные для пустынных регионов мира), наиболее низкую стоимость машин, хорошую компонуемость МТО базового танка при создании семейств БГМ различных родов Сухопутных войск, также бронированных гусеничных машин на танковых шасси гражданского назначения;
2.2 применением вентиляторных систем охлаждения с разомкнутым воздушным трактом, превосходящими эжекционные системы охлаждения с замкнутым воздушным трактом по КПД, обеспечению более низкого температурного режима всех агрегатов МТО, пожаробезопасности МТО за счет интенсивной вентиляции его объема.
У вентиляторных систем охлаждения большое преимущество перед эжекционными системами охлаждения при движении танка на максимальной скорости с малым сопротивлением движению (работа двигателя на регуляторной ветви). На этом режиме теплоотдача двигателя снижается, а обороты и производительность вентилятора повышаются выше номинального значения, что благоприятно сказывается на тепловом режиме двигателя.
Применение разомкнутого воздушного тракта системы охлаждения, является традиционным для ряда поколений российских дизельных танков.
Разомкнутый воздушный тракт системы охлаждения способствует снижению теплонапряженности агрегатов и узлов, находящихся в интенсивно вентилируемом объеме, и пожароопасности МТО, увеличивает срок службы резино-технических деталей и др.
2.3 применением систем воздухопитания двигателя, содержащими высокоэффективные двухступенчатые воздухоочистители и неизолированный воздушный тракт, позволяющими обеспечить наибольший ресурс двигателя при эксплуатации в условиях высокой запыленности воздуха.
Отечественные двухступенчатые воздухоочистители, установленные на дизельных танках второго и третьего послевоенного поколений, превосходят зарубежные ВО примерно в два раза по удельным объемам, а при равных объемах, эффективности очистки и предельно допустимых величинах потерь давлений продолжительность работы между обслуживаниями кассет при
одинаковой запыленности воздуха на входе в ВО лучше показателей иностранных воздухоочистителей в 5-7 раз [7].
Неизолированный воздушный тракт системы воздухопитания двигателя исключает попадание в воздухоочиститель листьев, хвои, стерни и других посторонних предметов, также попадание воды в двигатель при случайном затекании воды в воздухопитающее(ие) окно (окна), расположенное(ые) над ВО в крыше над двигателем. Конструктивно неизолированный воздушный тракт системы воздухопитания позволяет решить задачу обеспечения оптимального подогрева впускного воздуха двигателя по летней и зимней трассам за счет специально организованного смешения «горячего» воздуха из МТО с «холодным» атмосферным воздухом, что обеспечивает достижение наилучшей топливной экономичности при частичных нагрузках двигателя, реально получаемыми в процессе войсковой эксплуатации танков.
За весь период эксплуатации отечественных дизельных танков второго и третьего поколений на заводы изготовители не поступили ни один рекламационный акт или претензия из войсковых частей, вызванных снижением эффективности или утратой надежности систем воздухопитания [7]..
2.4 применением ходовой части, содержащей опорные катки диаметром не менее 750 мм с наружной амортизацией, необрезиненные гусеницы, лопастные гидроамортизаторы, установленные в расточках корпуса, что обеспечивает ей высокую надежность вследствие лучших показателей тепловой скоростной нагруженности (произведение катковой нагруженности на скорость танка) массивных шин большого диаметра и лучшего отвода тепла в корпус танка от гидроамортизаторов, большую стойкость элементов ходовой части к минному подрыву.
Узел подвески у танка Т-72 крепится 4 болтами снаружи корпуса и имеет более длинную заделку оси балансира в корпусе. На танке Т-72 не было случаев вырыва подвески при подрыве мин.
Гидроамортизаторы танка Т-72 при взрыве мин под катком также имеют повышенную противоминную стойкость по сравнению с гидроамортизаторами танка Т-80.
Конструкции основных составных частей боевых танков, содержащих: высокоэкономичный и надежный 4-х тактный дизельный двигатель, вентиляторную систему охлаждения с разомкнутым воздушным трактом, систему воздухопитания дизеля с неизолированным воздушным трактом и двухступенчатым воздухоочистителем, ходовую часть с опорными катками и наружными массивными шинами диаметром не менее 750 мм, необрезиненными гусеницами, лопастными гидроамортизаторами, установленными в расточки корпуса, апробированы в процессе массовой длительной войсковой эксплуатации и в боевых действиях танков в различных регионах мира (танки Т-55, Т-62, Т-72, Т-90С) [7], [13].
Подобного широкого и длительного опыта войсковой эксплуатации и боевого применения прототип базового танка (Т-80Б, Т-80У) комплекса бронированных гусеничных машин не имеет.
3 выполнение унифицированных шасси четырех типов: с задним расположением МТУ - УМШ1; с передним расположением МТУ - УМШ2; с передним расположением МТУ и вынесенной кабиной - УМШ3; с задним расположением МТУ и вынесенной кабиной-УМШ4 расширяет возможность выбора компоновочных схем шасси, позволяет повысить отдельные функциональные качества БГМ.
Важно отметить, что тип применяемой на базовом танке силовой установки (с двухтактным, или 4-х тактным дизелем или газотурбинным двигателем) определяет возможный уровень совершенства характеристик БГМ комплекса.
Ограниченная возможность использования шасси с двухтактным дизелем или ГТД, как базовых для создания комплекса БГМ, из-за труднопреодолимых конструктивных препятствий создания шасси с передним расположением МТУ и вследствие высокой стоимости производства шасси, худшей чем у 4-х тактных дизелей топливной экономичности и большей зависимости этих двигателей от внешних условий (высокая температура окружающего воздуха, эксплуатация двигателя в горных, а также пыльных условиях) подтверждает правильность выбора в заявочных материалах для комплектования унифицированных шасси силовой установкой с 4-х тактным дизелем;
4 применение различных категорий защиты унифицированных шасси от средств поражения путем дифференцирования уровней бронирования позволяет выбирать для каждого вида БГМ комплекса тот уровень защиты, который соответствует функциональному назначению каждой БГМ, особенностям ее боевого применения, ожидаемой интенсивности применения противником средств поражения. Полученный выигрыш в снижении снаряженной массы БГМ обеспечивает увеличение полезной грузоподъемности, улучшает показатели подвижности, повышает ресурс силовой установки, трансмиссии, ходовой части, уменьшает стоимость ее изготовления;
5 состав унифицированных шасси позволяет реализовать указанные в материалах заявки технические решения для наиболее эффективного выполнения задач, возложенных на каждую боевую машину комплекса.
Изобретение поясняется чертежами, где показано:
- на фиг.1 - структурная схема комплекса;
- на фиг.2 - вид слева на танк Т-90 как базовую БМ комплекса;
- на фиг.3 - схема потоков воздуха в МТО;
- на фиг4 - фрагмент общего вида ходовой части танка Т-90;
- на фиг.5 - вид слева на боевую машину поддержки танков (БМПТ);
- на фиг.6 - вид слева на бронированную мастерскую технического обслуживания;
- на фиг.7 - вид слева на реактивную систему залпового огня (РСЗО);
- на фиг.8 - вид слева на топливомаслозаправщик;
Комплекс (см. фиг.1) бронированных гусеничных машин состоит из базовой боевой машины - боевого танка 1 (в качестве примера выбран основной боевой танк Т-90) и семейства бронированных гусеничных машин, которые по своему назначению подразделяются на семейство бронированных гусеничных машин различных родов Сухопутных войск и семейство бронированных гусеничных машин гражданского назначения.
Базовый танк использован в комплексе не только как машина, базовое шасси которого служит технической основой комплекса, но и как основная боевая машина.
При этом базовая боевая машина, как известная из сведений, ставших общедоступными в мире (отечественные печатные издания, например [5], [7] и др., демонстрация танка Т-90С на международных выставках) является объектом изобретения, применяемым по новому назначению по совокупности отличительных признаков для создания комплекса бронированных машин.
В состав семейства бронированных гусеничных машин Сухопутных войск входят:
- боевая машина поддержки танков (БМПТ) 2;
- самоходное артиллерийское орудие (САО) 3;
- транспортно-заряжающая машина САО (ТЗМ САО) 4;
- общевойсковая командно-штабная машина (ОКШМ) 6;
- боевая машина тяжелой огнеметной системы (БМ ТОС) 7;
- огнеметная бронированная боевая машина (ОББМ) 8;
- бронированная мастерская технического обслуживания (БМТО) 9;
- инженерная машина разграждения (ИМР) 10;
- мостоукладчик (МТУ) 11;
- бронированная ремонтно-эвакуационная машина (БРЭМ) 12;
- топливозаправщик 13;
- бронированная машина разминирования (БМР) 14;
- реактивная система залпового огня (РСЗО) 15;
- транспортно-заряжающая машина РСЗО (ТЗМ РСЗО) 16.
В состав семейства бронированных гусеничных машин гражданского назначения входят:
- лесопожарный танк (агрегат) 17;
- транспортер труб 18;
- трубоукладчик 19;
- сварочная машина 20;
- трубочистная машина 21;
- машина для нанесения изоляции труб 22;
- путепрокладчик 23;
- траншеекопатель 24.
Состав обоих семейств может дополняться в зависимости от задач, диктуемых в определенный момент времени военной доктриной государства, также потребностями различных видов промышленности в создании новых видов специальной гражданской техники на танковой базе.
Варианты исполнения комплекса (выборочно) показаны на фиг5-8.
Машины 1-24 содержат унифицированное шасси 25 базовой машины и надстроек целевого назначения 26 (фиг2), устанавливаемых на шасси.
Базовая боевая машина комплекса - боевой танк с уровнем тактико-технических характеристик, соответствующих современной национальной военной доктрине государства, содержит:
- силовую установку с 4-х тактным дизелем 27, вентиляторную систему охлаждения моторно-трансмиссионной установки с разомкнутым воздушным трактом А (фиг3) систему воздухопитания Б (фиг3) с двухступенчатым воздухоочистителем 28 впускного воздуха с неизолированным воздушным трактом;
- ходовую часть 29 (фиг2), включающую (см. фиг4), опорные катки с наружной амортизацией 30 диаметром не менее 750 мм, необрезиненные гусеницы 31, рычажно-лопастные гидравлические амортизаторы 32.
На фиг3 представлена схема движения потоков воздуха в моторно-трансмиссионном отделении базового танка. Движение воздуха, в вентиляторной системе охлаждения с разомкнутым воздушным трактом осуществляется через бронированные входные жалюзи 33, радиаторы 34 в моторно-трансмиссионное отделение (МТО). «Горячий» воздух Г удаляется из МТО вентиляторной установкой 35 через бронированные выходные жалюзи 36.
Некоторое количество нагретого воздуха Г поступает в двухступенчатый воздухоочиститель 28 (первая ступень ВО - циклонный аппарат I, вторая ступень - съемные обслуживаемые кассеты II), где смешиваются с «холодным» воздухом X, поступающим в ВО через бронированные входные жалюзи воздухопитающего окна 37, выполненного определенным проходным сечением f1.
Подбором проходных сечений f1 воздухопитающего окна 37, также f 2 и f3 добиваются оптимального подогрева впускного воздуха при летней эксплуатации двигателя 27 (из условий обеспечения наилучшей топливной экономичности при загрузке двигателей ˜50-60% от максимальной [б], что соответствует диапазону нагрузок двигателей в реальных условиях войсковой эксплуатации
танков) и обеспечения нормальных температурных условий (по воздуху) при пуске и эксплуатации двигателя в зимнее время.
Унифицированные шасси (унифицированные модули шасси - УМШ) могут выполняться:
- четырех типов в зависимости от положения моторно-трансмиссионной установки с дизельным двигателем по отношению к корпусу и наличию или отсутствию вынесенной кабины 38 (см. фиг.7 и 8):
- с задним расположением МТУ - «УМШ1» (см. фиг2 и 5);
- с передним расположением МТУ - «УМШ2» (см. фиг6);
- с передним расположением МТУ и вынесенной кабиной - «УМШ3» (см. фиг7);
- с задним расположением МТУ и вынесенной кабиной -«УМШ4» (см. фиг8);
- четырех категорий защиты лобовых и боковых проекций на вероятных углах атаки от средств поражения в порядке снижения уровней бронирования:
1-я категория защиты - от бронебойных подкалиберных снарядов современных танковых пушек и управляемых противотанковых ракет с кумулятивными боевыми частями,
2-я категория защиты - от бронебойных подкалиберных снарядов малокалиберных автоматических пушек и противотанковых гранат с кумулятивными боевыми частями,
3-я категория защиты - от бронебойных патронов крупнокалиберных пулеметов,
4-я категория защиты - от бронебойных пуль калибра 7,62-мм и осколков осколочно-фугасных снарядов.
На фигурах 2, 5, 6, 7, 8 выборочно представлены унифицированные шасси исполнения нескольких категорий защиты:
На фиг2 и 5 бронирование шасси соответствует первой категории защиты;
на фиг6 бронирование шасси соответствует 3-й категории защиты;
на фиг7 и 8 бронирование шасси соответствует 4-й категории защиты;
Уровень категорий защиты бронированных гусеничных машин определяется военной доктриной государства и по мере создания новых видов вооружений, достижений науки и техники, изменения политической ситуации в мире, экономического состояния государства может корректироваться.
В состав УМШ входит броневой корпус 39 (фиг.2, 5-8), выполненный с соответствующим расположением отделений, например, боевым отделением (см. фиг3 и поз.40 на фиг5) для размещения экипажа и расчета, моторно-трансмиссионным отделением (см. фиг.3, поз.41 на фиг5) для размещения МТУ 42 (фиг.2) с 4-х тактным дизельным двигателем 27, также специального
оборудования и унифицированных составных частей шасси базовой боевой машины, например, МТУ 42 и узлов ходовой части 29.
Таким образом, благодаря правильному выбору базовой машины по признакам, указанным в заявочных материалах, учитывающими возможность комплектования БГМ различных родов Сухопутных войск или гражданского назначения унифицированными шасси базового танка с апробированными в процессе длительной войсковой эксплуатации и при боевом применении основными составными частями с оптимально подобранными компоновочными схемами шасси и уровнем защиты, обеспечивается достижение наиболее высоких ТТХ (улучшение обще-машинных технических характеристик машин гражданского назначения) при минимальных затратах времени и средств на создание новых или модернизируемых образцов БГМ комплекса.
Список литературы
1 статья «Standardized Chassis For Dual-Purpose Engineer VeHicles», журнал «Military Technology, special Supplement, 1995, 24-25, Germany, Bonn, Munch Publishing Group$;
2 «Харьковское конструкторское бюро по машиностроению имени А.А.Морозова», А.И.Веретенников и др., под редакцией М.Д.Борисюка, творческое объединение «Синтез», г.Харьков, 2002 г;
3 Сайт ГП «Завод им. В.А.Малышева» (http://www.malvshevplant.com/):
4 Полная энциклопедия танков мира. 1915-2000 гг., составитель Г.Л.Холявский, ООО «Харвест», Минск, 1999 г.;
5 В.Н.Шунков, «Танки», Мн.: ООО «Попурри», 2003;
6 А.Бахметов, Д.Михайлов, «Тот ли танк, который ждали», «Солдат удачи» №1, 1999 г.;
7 Э.Б.Вавилонский, «Как это было..., часть 2, История создания танка Т-72. Силовая установка», г.Нижний Тагил, «Медиа-Принт», 2004;
8 А.Ефремов, «Чем выше подвижность танков, тем мобильнее Сухопутные войска», «Двигатель» №5 (23), 2002 г
9 П.Филиппов «Будущее - за дизельными танками», «Военно-промышленный курьер» №24 (91), 6-12 июля 2005 г.;
10 В. Козишкурт, А..Ефремов, «Бросивший вызов времени», ВПК №26 [93], 20-26 июля 2005;
11 Ю.П.Костенко, «Танки. Воспоминания и размышления, часть третья, М., 1999 г.;
12 А.В. Андрусов; А.М.Булкин; Г.И.Головачев, «Методический подход к заданию тактико-технических требований к защищенности бронетанкового вооружения от ПТС», «Научно-методический сборник №1(13), ГУП 38 НИИИ МО РФ, 2003 г;
13 В.Мясников «Атака недорогих танков», «Независимое военное обозрение», №31 (391), 20 августа 2004 г.;
1. Комплекс бронированных гусеничных машин, содержащий базовую боевую машину и семейство бронированных гусеничных машин (БГМ) различных родов Сухопутных войск или гражданского назначения, состоящий из унифицированных шасси базовой машины и надстроек целевого назначения, установленных на шасси, отличающийся тем, что в качестве базовой боевой машины комплекс содержит боевой танк, который включает: силовую установку с четырехтактным двигателем с самовоспламенением от сжатия (дизель), вентиляторную систему охлаждения моторно-трансмиссионной установки с разомкнутым воздушным трактом, систему воздухопитания с двухступенчатым воздухоочистителем впускного воздуха двигателя с неизолированным воздушным трактом; ходовую часть, содержащую опорные катки с наружной амортизацией диаметром не менее 750 мм, гусеницы с необрезиненной внутренней поверхностью траков, рычажно-лопастные гидравлические амортизаторы, установленные в расточках корпуса.
2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что унифицированные шасси (унифицированный модуль шасси - УМШ) могут выполняться четырех типов в зависимости от положения моторно-трансмиссионной установки (МТУ) с дизельным двигателем по отношению к корпусу и наличию или отсутствию вынесенной кабины: с задним расположением МТУ; с передним расположением МТУ; с передним расположением МТУ и вынесенной кабиной; с задним расположением МТУ и вынесенной кабиной.
3. Комплекс по п.2, отличающийся тем, что УМШ могут выполняться четырех категорий защиты лобовых и бортовых проекций БГМ на вероятных углах атаки от средств поражения в порядке снижения уровней бронирования:
1-я категория защиты - от бронебойных подкалиберных снарядов современных танковых пушек и управляемых противотанковых ракет с кумулятивными боевыми частями,
2-я категория защиты - от бронебойных подкалиберных снарядов малокалиберных автоматических пушек и противотанковых гранат с кумулятивными боевыми частями,
3-я категория защиты - от бронебойных патронов крупнокалиберных пулеметов и стрелкового оружия,
4-я категория защиты - от бронебойных пуль калибра 7,62-мм и осколков осколочно-фугасных снарядов.
4. Комплекс по пп.2 и 3, отличающийся тем, что состав УМШ включает в себя: броневой корпус, выполненный с соответствующим расположением отделений для размещения МТУ с дизельным двигателем, экипажа и расчета, также специального оборудования, с встроенными и навесными элементами соответствующей категории защиты; унифицированные составные части базовой боевой машины (МТУ с четырехтактным двигателем с самовоспламенением от сжатия (дизель), ходовая часть, система электрооборудования и др.).
