ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ БРОНИРОВАННЫЕ МАШИНЫ 1945-1965 гг.

М.В. Павлов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник И. В. Павлов, ведущий конструктор

Продолжение.

Начало см. в «ТиВ» №5-9,11,12/2008 г., №1-5,7-11/2009г., №1-3/2010г.

Ходовая часть

Ходовая часть послевоенных танков совершенствовалась в соответствии с возросшими к ней требованиями, вытекавшими из высокоманевренного характера боевых действий танковых частей и соединений в условиях возможного применения ядерного оружия. Рост удельных мощностей и использование более совершенных трансмиссий обеспечили возможность повышения максимальных и средних скоростей движения танков по местности. Однако эти параметры зачастую не могли быть реализованы из-за ограничений, накладываемых, в первую очередь, системой подрессоривания. Как показал анализ результатов испытаний и опыт эксплуатации, в большинстве случаев скорости движения отечественных танков по пересеченной местности ограничивались не их тяговыми качествами, а величиной вертикальных ускорений корпуса, являвшихся следствием «пробоя» подвесок. «Пробои» подвесок – частые и сильные удары балансиров в ограничители их хода (упоры) – возникали в результате сильного раскачивания корпуса машины при движении по неровностям с большой скоростью (при этом ускорения достигали 6-9д). Это явление оказывало сильное влияние не только на работоспособность экипажа и прочность деталей танка (особенно деталей ходовой части), но и делало невозможным ведение прицельного огня из танка сходу, даже при наличии системы стабилизации основного оружия. Так, например, для первых послевоенных танков при скоростях движения по местности, превышавших 20 км/ч, помимо невозможности ведения стрельбы сходу, были чрезвычайно затруднены наблюдение за полем боя и нормальная работа экипажа (в особенности механика-водителя), вследствие толчков и ударов, часто сопровождавшихся недопустимыми перегрузками (величина ускорения для нормальных условий эксплуатации танков не должна была превышать Зд). В результате механик-водитель был вынужден снижать скорость движения танка.

Таким образом, главным из требований для системы подрессоривания стало обеспечение высоких показателей плавности хода танка в разнообразных условиях движения, а для гусеничного движителя – высокой проходимости машины. Общими требованиями для системы подрессоривания и гусеничного движителя являлись минимальные масса и объем узлов ходовой части, позволявшие не ослаблять броневую защиту танков (боевая масса которых задавалась ТТТ на стадии проектирования) и не сокращать внутренний объем их корпусов. Кроме того, учитывая опыт Великой Отечественной войны, большое внимание уделялось обеспечению высокой живучести на поле боя и надежной работы ходовой части танка в течение длительного срока, а также снижению затрат на ее обслуживание и восстановление.

Большой объем НИОКР по совершенствованию ходовой части отечественных танков был выполнен в Военной академии БТВ им. И.В. Сталина, НИИБТ полигоне и во ВНИИ-100 совместно с конструкторскими бюро заводов.

Система подрессоривания

Требование обеспечения высокой живучести ходовой части оказало большое влияние на выбор системы подрессоривания отечественных танков. Поэтому основные работы по ее совершенствованию были связаны с дальнейшим развитием и широким распространением индивидуальных (независимых) торсионных подвесок, обладавших более высокой живучестью и хорошо зарекомендовавших себя в годы Великой Отечественной войны.

На всех отечественных серийных танках, принятых на вооружение после войны, за исключением тяжелого танка Т-10 и его модификаций, применялись одновальные торсионные (моноторсионные) подвески. На тяжелых танках серии Т-10 получили распространение индивидуальные пучковые торсионные подвески. Это было вызвано стремлением конструкторов ЧКЗ более рационально использовать внутренний объем броневого корпуса машины. Кроме получения малых размеров торсионов по длине, этот тип подвески позволял повысить надежность упругих элементов в эксплуатации, так как, во-первых, одновременная поломка всех торсионных валиков в пучковом торсионе практически исключалась, во-вторых, значительных результатов по повышению надежности можно было достичь за счет улучшения технологии изготовления. При малом диаметре торсионных валиков получалась лучшая однородность структуры металла, достигались более эффективный наклеп поверхности валиков и более полное использование свойств стали при термической обработке, а также предоставлялось больше возможностей для получения требуемых характеристик.

Реализации этого конструкторского решения предшествовал большой объем НИОКР, выполненных во ВНИИ-100 под руководством Г.А. Серегина. Одна из первых конструкций пучковой торсионной подвески представляла собой пучковый торсион, состоявший из семи валиков с шестигранными головками. Торсионные валики были размещены в пакете таким образом, что вокруг центрального валика, расположенного по оси торсиона, находились шесть периферийных валиков, которые образовывали один внешний ряд. Один конец пучкового торсиона был зафиксирован в трубе балансира, другой – в корпусе танка. Это исключало возможность проведения монтажных регулировок, поэтому данная конструкция не нашла дальнейшего применения и в металле не изготавливалась.

Впервые упругий элемент подвески в виде пучкового торсиона изготовили и испытали на одном из опытных тяжелых танков. При проектировании пучковой торсионной подвески была поставлена цель создать подвеску с характеристикой упругого элемента, близкой к прогрессивной. Упругий элемент подвески состоял из одновального торсиона и последовательно соединенного пучкового торсиона. При движении на высоких скоростях по небольшим неровностям работал пучковый торсион, создавая мягкое подрессоривание; при наезде на большие неровности высокая жесткость одновального торсиона препятствовала резким ударам балансира в ограничитель хода.

Одна из первых конструкций пучковой торсионной подвески.

Подвеска с одновальным торсионом и последовательно соединенным пучковым торсионом.

Пучковая торсионная подвеска танка «Объект 260» (ИС-7).

Пучковая торсионная подвеска танка «Объект 282».

Недостатком этой подвески являлось наличие кулачковой передачи в соединении между одновальным и пучковым торсионами.

Испытания пучковой торсионной подвески с подрессорником, позволявшим получить нелинейную характеристику, проводились в опытном тяжелом танке «Объект 260» (ИС-7). Пучковый торсион включал центральный и 18 периферийных коротких торсионных валиков, работавших параллельно. Пучковые торсионы располагались соосно, и при этом осевое расстояние между левым и правым торсионом составляло почти 500 мм. Применение пучковой торсионной подвески позволило использовать освободившееся пространство вдоль продольной оси корпуса для размещения сиденья механика-водителя и дизеля и, тем самым, уменьшить высоту корпуса машины. Высота танка «Объект 260» (2700 мм) по сравнению с высотой немецкого тяжелого танка T-VIB «Тигр II» (3080 мм), на котором применялась одновальная торсионная подвеска, была значительно меньше при одинаковой боевой массе обоих танков – 68 т.

В подвеске танков серии Т-10 использовались пучковые торсионы, состоявшие из одного центрального и шести периферийных торсионных валиков, располагавшихся от него по окружности. Теоретическое обоснование и расчет конструкции пучковых торсионов выполнил В.Л. Яковлев (ВНИИ-100). Они также имели соосное расположение в корпусе машины. Высота по смотровому прибору командира танка Т-10 составляла 2460 мм. Использование соосной пучковой торсионной подвески упрощало механическую обработку кронштейнов левого и правого бортов корпуса танка. Однако из-за повышенной сложности конструкции и значительной трудоемкости изготовления, а также более высокой стоимости пучковая торсионная подвеска дальнейшего распространения не получила и использовалась лишь в опытном тяжелом танке «Объект 277» и танке «Объект 282» с ракетным оружием.

Пучковая торсионная подвеска танка Т-10 с рычажно-поршневым гидроамортизатором и пружинным ограничителем хода балансира.

Одновальная торсионная подвеска танка ПТ-76. Отдельно показана буферная пружина (подрессорник).

Рычажно-поршневой гидроамортизатор танка ПТ-76Б.

Одновальные торсионные подвески устанавливались в серийных танках: легких – ПТ-76, ПТ-76Б, средних – Т-54, Т-55, Т-62, тяжелом ИС-4, а также в ряде опытных образцов: легких – «Объект 906», К-90 и средних – «Объект 140», «Объект 430» и «Объект 167». Из созданных конструкции этих подвесок заслуживает внимания заделка неподвижного конца торсиона в специальном самоустанавливающемся стакане (вкладыше) на легком танке ПТ-76. При заделке в стакане уменьшались возможные перекосы в шлицевом соединении, что положительно влияло на надежность торсионов.

При производстве торсионных валов использовались стали марки 45ХНМФА и 40Х1НВА.

Для исключения (уменьшения влияния) «пробоя» подвески уже на первых модификациях танков Т-54, ПТ-76 и Т-10 стали устанавливаться гидравлические амортизаторы двухстороннего действия, а на последних двух – еще и пружинные ограничители (буферы) хода балансиров. Амортизаторы монтировались на крайних узлах подвески (наиболее удаленных от центра колебаний), поэтому эффективность их действия, как демпфера колебаний, сильно возрастала. На танках ПТ-76, Т-10 и их модификациях использовались рычажно-поршневые гидроамортизаторы, причем конструктивной особенностью системы подрессоривания танков серии Т-10 было компактное расположение амортизаторов внутри балансиров. Однако, как показал опыт эксплуатации этих танков, такое размещение не являлось рациональным, так как из-за деформации балансира на поверхностях цилиндра и поршня образовывались надиры, приводившие к выходу из строя амортизатора. В отличие от танка Т-10, амортизаторы подвески танка ПТ-76 монтировались на внутренней стороне бортов корпуса.

Одновальная торсионная подвеска танка Т-54.

Одновальная подвеска танка «Объект 430».

Установка поршневого (телескопического) амортизатора в подвеске заднего опорного катка танка «Объект 140».

На среднем танке Т-54 устанавливались гидроамортизаторы рычажно-лопастного типа. Они крепились болтами к кронштейнам, вваренным в корпус танка, чем обеспечивался хороший теплоотвод при нагреве амортизаторов во время их работы. При перемещении опорного катка вверх жидкость перетекала из одной рабочей полости в другую через два клапана прямого хода и постоянное проходное сечение между лопастями и корпусом. Сопротивление гидроамортизатора определялось суммарным давлением жидкости на лопасти и передавалось к балансиру от лопастей через вал, рычаг и тягу. При раскручивании торсиона жидкость вытеснялась только через зазор между лопастями вала и корпусом, поэтому на обратном ходе опорного катка сила сопротивления гидроамортизатора была больше, чем на прямом ходе.

Первые лопастные амортизаторы были малоэффективны вследствие конструктивных недостатков (большие зазоры между деталями, образовывавшими полость сжатия масла, ненадежные уплотнения). Однако проведенные в 1949-1952 гг. экспериментальные исследования и ряд выполненных теоретических работ позволили доработать

и усилить в 2-3 раза конструкцию данного типа амортизатора. Впоследствии эти амортизаторы получили широкое распространение на танках Т-55, Т-62 и танках второго послевоенного поколения конструкции УВЗ. Исключение представлял лишь опытный средний танк «Объект 140», на котором устанавливались поршневые (телескопические) гидроамортизаторы. Прогрессивность характеристики подвески этой машины была повышена за счет введения дополнительного упругого элемента – буферной пружины.

Рычажно-лопастной гидроамортизатор танка Т-54.

Узел системы подрессоривания танка Т-54 обр. 1948 г.

Релаксационный гидромортизатор танка «Объект 277».

Первоначально в гидроамортизаторе в качестве рабочей жидкости использовалась смесь 10% технического этилового спирта и 90% глицерина. Однако спиртоглицериновая смесь не обладала достаточной вязкостью для обеспечения необходимого сопротивления гидроамортизатора. Кроме того, она замерзала при температуре -37°С и отличалась повышенным испарением. Для устранения указанных недостатков в гидроамортизаторе стали применять рабочую жидкость АЖ-170 (амортизационная жидкость с вязкостью 170 сСт), которая представляла собой этилполисилоксановую жидкость №5 с добавкой 5% минерального масла МС-14 для улучшения смазывающих свойств. Температура замерзания АЖ-170 составляла -65°С, а вязкость рабочей жидкости в большей степени обеспечивала необходимое сопротивление гидроамортизатора. Чрезмерное повышение вязкости рабочей жидкости тоже было нежелательным, так как это могло явиться причиной зависания опорного катка на обратном ходе или выхода из строя деталей гидроамортизатора на прямом ходе.

Гидроамортизатор двухстороннего действия увеличивал жесткость подвески, так как на прямом ходе он работал параллельно с торсионным валом и вместе с ним через балансир воспринимал толчки и удары опорных катков о неровности местности. Совместная работа гидроамортизаторов с торсионной подвеской вызывала вибрацию (тряску) танка при движении по небольшим по величине, но часто расположенным неровностям. Устранение этого явления было возможно при применении релаксационного гидроамортизатора.

Поршневой релаксационный гидроамортизатор двухстороннего действия был установлен и испытан в опытных танках «Объект 277» и «Объект 282». От обычного поршневого гидроамортизатора он отличался возможностью исключить вибрацию машины при движении по небольшим неровностям. Это достигалось благодаря тому, что сопротивление релаксационного гидроамортизатора на прямом ходе, кроме скорости перемещения, зависело и от величины перемещения (хода) опорного катка. В релаксационном гидроамортизаторе объемы рабочей жидкости над поршнем и под поршнем на прямом ходе свободно сообщались друг с другом. Рабочий объем гидроамортизатора соединялся с объемом компенсационной камеры через калиброванное отверстие малого диаметра, которое создавало значительное гидравлическое сопротивление. При движении по мелким неровностям перемещения опорных катков оказывались небольшими при любых скоростях, поэтому сопротивление релаксационных гидроамортизаторов было незначительным. Это избавляло экипаж от воздействия больших вертикальных ускорений (вибраций), неизбежных при быстром движении по мелким неровностям танка с обычными гидроамортизаторами.

Подвеска заднего опорного катка танка «Объект 430» с поршневым (телескопическим) амортизатором и упругим буфером.

Конструкция поршневого гидроамортизатора танка «Объект 432».

При большом ходе опорного катка шток поршня, перемещаясь в рабочем объеме гидроамортизатора (поршень в этом случае можно считать отсутствующим), создавал давление 90-120 МПа (900-1200 кгс/см2) на прямом ходе. При таком давлении происходило сжатие рабочей жидкости и пропорционально возрастало сопротивление гидроамортизатора. На обратном ходе опорного катка релаксационный гидроамортизатор работал как обычный поршневой гидроамортизатор.

Такое качество релаксационного гидроамортизатора было совершенно необходимо для систем подрессоривания самоходных пусковых установок оперативно-тактических ракет. В соответствии с требованиями, предъявляемыми при перевозке ракет на СПУ, максимально допустимые значения вертикальных ускорений были значительно ограничены, поэтому на пусковых установках, созданных на базе тяжелых танков, использовались релаксационные гидроамортизаторы. На серийных тяжелых танках релаксационный гидроамортизатор не применялся из-за сложности и громоздкости конструкции, а также более напряженного температурного режима, чем у обычных гидроамортизаторов.

Наряду с лопастными амортизаторами в конце 1950-х – начале 1960-х гг. при проектировании высокоскоростных легких и средних перспективных танков получил распространение поршневой гидроамортизатор телескопического типа двухстороннего действия. Такие амортизаторы, кроме танка «Объект 140», были установлены на опытных машинах: среднем танке «Объект 430» (харьковский завод №75) и легком танке «Объект 906» (ВгТЗ). Помимо трех амортизаторов (применительно к одному борту), монтировавшихся на первых двух и задней подвесках, на танке «Объект 906» применялись дополнительные упругие элементы – буферные пружины. В буферах танка «Объект 430» в качестве упругого элемента использовались резиновые кольца.

В конструкции танка «Объект 430» была предпринята попытка реализации облегченной ходовой части с использованием гидроамортизаторов с повышенной энергоемкостью, малогабаритных опорных катков с внутренней амортизацией и поддерживающих катков. В дальнейшем эта схема ходовой части использовалась при создании ходовой части танков «Объект 432» и «Объект 434».

Результаты исследований, выполненных в Военной академии БТВ им. И.В. Сталина совместно с харьковским и ленинградским заводами при создании опытных танков, показали, что при более правильном выборе параметров подвесок с применением мощных амортизаторов, в особенности – релаксационного типа, имелись значительные возможности по повышению качества систем подрессоривания при использовании торсионной подвески. Так, опытные танки «Объект 430» и «Объект 282» с мощными амортизаторами по сравнению с серийными танками Т-54, Т-10 иТ-10М могли двигаться по значительным неровностям местности с большими скоростями без «пробоя» подвески. Однако, несмотря на определенные достижения в совершенствовании системы подрессоривания, полученные путем применения гидроамортизаторов двухстороннего действия и упругих ограничителей хода балансиров, их использование оказалось недостаточным для значительного повышения энергоемкости подвески и улучшения плавности хода танка. Увеличение энергоемкости узлов подвесок за счет увеличения динамического хода опорных катков имело ограниченные пределы вследствие невозможности значительного уменьшения диаметра катков и нависающей формы броневого корпуса, а простое повышение жесткости подвески приводило к снижению параметров плавности хода танка.

Тщательный подбор специальной легированной стали, а также внедрение в производство специальной технологии (сложная термообработка, заневоливание[48*], искусственный наклеп) позволили получить торсионные валы с высокой усталостной прочностью. В результате этих мероприятий долговечность валов возросла более чем в 10 раз, а предел упругого сопротивления увеличился в среднем на 15%. Комплекс НИР по исследованию возможности использования высокопрочных сталей для деталей, работавших при циклических нагрузках, был выполнен во ВНИИ-100 (руководитель – B.C. Старовойтов) совместно с его московским филиалом (ФВНИИ-100) в 1955-1961 гг.

Начиная с 1960-х гг. на танках стали устанавливаться заневоленные торсионы.

Благодаря значительному повышению допустимых рабочих напряжений в торсионных валах представилась возможность увеличить хода опорных катков и уменьшить жесткость подвески. Торсионы с повышенными касательными напряжениями были впервые применены в подвесках опытных средних танков «Объект 432» Харьковского завода им. В.А. Малышева и «Объект 167» конструкции УВЗ, что совместно с установкой мощных амортизаторов благоприятно сказалось на плавности хода этих машин.

Торсионные валы танка «Объект 432», а затем и «Объект 434», обрабатывались на повышенную твердость (d =2,6-2,8 мм), упрочнялись накаткой роликом и дважды заневоливались, первый раз – перед упрочняющей накаткой, второй – после этой операции. В результате такой обработки представилось возможным поднять допустимые рабочие напряжения до 1294,9 МПа (13200 кгс/см2) вместо 784,8 МПа (8000 кгс/см2) для валов, изготовленных по старой технологии, что позволило значительно уменьшить длину и массу торсиона. Короткие торсионные валы в этих танках располагались соосно и крепились в опорах, вваривавшихся посредине днища танка.

Возросшие динамические режимы движения танка «Объект 432», обусловленные высокими значениями удельной мощности в сочетании с облегченной ходовой частью, привели к высокой нагруженности и напряженности ее узлов. Ресурс ходовой части не превышал 1000 км. Потребовалось проведение больших исследовательских, технологических и экспериментально-доводочных работ по повышению ее ресурса. Эти работы с 1960 г. велись во ВНИИ-100 под руководством В.Г. Левашова, а с 1964 г. – А.П. Софияна.

При доводке ходовой части танка «Объект 432» выявились проблемы, которые с ходовыми частями других марок боевых машин раньше не возникали. К числу проблем в части системы подрессоривания относились: обеспечение нормальной работы высоконапряженных шлицевых головок торсионных валов при несоосности и эллипсности ответных сопрягаемых деталей корпуса танка, а также телескопического гидроамортизатора при больших тепловыделениях, несмотря на то, что количество амортизаторов применительно к одному борту было увеличено до трех (два амортизатора устанавливались на первых двух подвесках и один – на задней). Крепление торсионов в средней опоре на днище обусловило значительную его нагруженность при закручивании торсионов, что вызывало деформацию днища и нарушение центровки агрегатов, расположенных на нем. В результате в процессе эксплуатации машины наблюдалось разрушение сварных швов опор и трещин на днище корпуса. Дополнительно накладывались трудности, связанные с гусеничным движителем (опорные и поддерживающие катки, траки). Для решения проблем с ходовой частью этих машин в помощь ВНИИ-100 был привлечен ряд специализированных научных организаций, в частности: ВНИТИ (Ленинград), НИИ резиновой промышленности (НИИРП), НИИ шинной промышленности (НИИШП), московский филиал ВНИИ-100, ЦНИИ материалов (ЦНИИМ, Москва). В дальнейшем даже при совместной работе ресурс ходовой части танка «Объект 434» (Т-64А) лишь за десять лет удалось довести до 6000 км.

Одновальная соосная торсионная подвеска танка «Объект 432».

Схема размещения гидравлических подвесок на опытном танке Т-34-85.

Гидравлическая подвеска танка Т-34-85:а – внешний вид; б – продольный разрез.

Рабочее напряжение торсионов, используемых в подвеске танка «Объект 167», было увеличено до 1196,8 МПа (12200 кгс/см2) за счет изменения твердости материала (d0TI, =2,65-2,85 мм), заневоливания и повышения усилия накатки стержня и шлицев. Кроме того, конструктивно увеличили рабочую длину торсионов с одновременным уменьшением его диаметра до 46 мм. Все выполненные мероприятия позволили (по сравнению с танком Т-62) получить большую потенциальную энергию как каждого торсиона, так и всей подвески в целом и увеличить динамический ход опорных катков до 242 мм.

В целях увеличения долговечности высокопрочных торсионных валов для использования в системе подрессоривания высокоскоростных боевых машин в филиале ВНИИ-100 провели исследования возможности повышения свойств стали 45ХН2МФА электрошлакового переплава. В результате появились технические условия на сталь 45ХН2МФ-Ш, обеспечивавшей повышение долговечности торсионных валов в 2 раза при сохранении упругих свойств и пластичности при кручении. Впоследствии эта сталь была внедрена в серийное производство для изготовления всех высокопрочных торсионных валов.

Как показали дальнейшие испытания танков, при установке высокопрочных торсионных валов доля потенциальной энергии пружинных ограничителей хода балансиров оказалась незначительной по сравнению с энергией основного упругого элемента подвески, поэтому на танках второго послевоенного поколения эти ограничители уже не применялись.

В результате выполненных НИР по совершенствованию танковых подвесок отечественными специалистами был сделан вывод о том, что более рациональными являлись подвески с нелинейной характеристикой и с прогрессивным возрастанием сопротивления при движении опорного катка вверх (характеристика имела пологую часть около статического положения, быстронарастающую жесткость на основной части рабочего хода и переход снова на пологую часть к концу рабочего хода с целью ограничения максимальных усилий). Требуемая характеристика могла быть получена двумя способами: применением подвески с металлическими упругими элементами, амортизаторов и упругих ограничителей хода балансиров, поскольку ее возможности в этом отношении еще не были исчерпаны, и внедрением пневматических, гидравлических или гидропневматических подвесок. Характеристики подвесок с неметаллическими упругими элементами наиболее полно отвечали требуемой характеристике. Конструкция этих подвесок позволяла совместить упругий и демпфирующий элементы в одном агрегате, обеспечив выигрыш как по массе, так и по компоновочным решениям. Однако создание таких подвесок было сопряжено с затруднениями при отработке уплотнений подвижных деталей и полости высокого давления цилиндра, которые должны надежно функционировать длительное время при высоких давлениях.

Для проверки возможности создания работоспособной гидравлической подвески еще в 1953 г. была сконструирована и изготовлена опытная система подрессоривания для танка Т-34-85, состоявшая из десяти гидравлических рессор с балансирами. В опытном образце гидравлической подвески максимальное давление рабочей жидкости в рессоре составляло 196 МПа (2000 кгс/см2), расстояние между центрами проушин рессоры – 900 мм, наружный диаметр корпуса рессоры – 130 мм, масса рессоры – 53 кг. В качестве рабочей жидкости применялась крем-неорганическая жидкость, разработанная ВИАМ.

Сравнительные испытания двух танков Т-34-85 (одного – с гидравлической подвеской и другого – с серийной пружинной подвеской) показали преимущества гидравлической подвески. Оба танка имели одинаковую боевую массу и двигатели одинаковой мощности. Средняя скорость движения по ухабистой дороге для танка с серийной подвеской составила 20 км/ч, для танка с гидравлической подвеской – 31,7 км/ч, причем в последнем случае полностью отсутствовали удары в ограничители хода балансиров.

Кроме получения требуемой нелинейной характеристики для повышения плавности хода танка, использование гидравлической подвески позволяло уменьшить высоту корпуса и боевую массу танка за счет расположения элементов подвески снаружи броневого корпуса, не занимая внутреннего объема машины. Размеры гидравлической рессоры были значительно меньше, чем размеры других типов упругих элементов,

С середины 1950-х гг. в Ленинграде во ВНИИ-100 совместно с Институтом физики высоких давлений (ИФВД) АН СССР развернулись работы (руководитель – В.М. Зубков) по созданию системы подрессоривания с гидравлической подвеской для повышения плавности хода опытного четырехгусеничного тяжелого танка «Объект 279». В этой нерегулируемой подвеске при больших давлениях использовался эффект сжимаемости полисилоксановой[49*] жидкости №5, применявшейся в качестве упругого элемента. Необходимость применения гидроамортизаторов в такой системе подрессоривания отсутствовала. Гидравлическая подвеска по сравнению с торсионной подвеской позволяла получить высокие значения динамического хода (250 мм) опорных катков и имела нелинейный характер нарастания упругой силы в зависимости от хода катка. Это способствовало получению высокой плавности хода машины. Удельная потенциальная энергия[50*] подвески составляла 55 см, а средний модуль жесткости – 1,47 кН/см (150 кгс/см).

Конструкция нерегулируемой гидравлической подвески танка «Объект 279».

Конструкция нерегулируемой пневматической подвески танка «Объект 279».

Конструкция нерегулируемой пневматической подвески танка «Объект 770».

Нерегулируемая пневматическая подвеска танка «Объект 770» с опорными катками с внутренней амортизацией.

Нерегулируемая гидравлическая подвеска танка «Объект 150» (проект) и ее конструкция (справа).

Конструкция гидропневматической подвески танка с кольцевым плавающим поршнем-разделителем (вверху) и с разделительным чехлом (проект ВА БТВ).

Конструкция гидропневматической подвески танка с сильфоном (вверху) и со сплошным плавающим поршнем-разделителем (проект ВА БТВ).

Конструкция регулируемой пневматической подвески танка «Объект 911 Б».

Компоновочным ДОСТОИНСТВОМ гидравлической подвески являлось размещение ее внутри балансиров, что высвобождало внутренний объем в корпусе машины. По сравнению с массой пучковой торсионной подвески тяжелого танка Т-10 масса гидравлической подвески была на 137 кг меньше при одинаковом числе опорных катков. В это же время для танка «Объект 279» была разработана и гидропневматическая подвеска (точнее, пневмогидравлическая или пневматическая, поскольку основным рабочим телом в подвеске являлся газ, а передача сжимающего усилия осуществлялась через жидкость. – Прим. авт.), которую смонтировали на опытном образце. Ходовые испытания танка с этой подвеской показали, что она обеспечивала хорошую плавность хода и высокую среднюю скорость движения.

Нерегулируемая пневматическая подвеска была разработана и для системы подрессоривания тяжелого танка «Объект 770», которая, однако, при всех своих достоинствах имела недостаточный ресурс работы уплотнений. Доводку пневматических подвесок танков «Объект 279» и «Объект 770» не успели осуществить из-за прекращения работ над тяжелыми танками.

В 1957 г. в конструкторском бюро завода №183 в Нижнем Тагиле при выполнении эскизного проекта танка «Объект 150» с управляемым ракетным оружием была предложена гидравлическая подвеска, которая позволяла получить высокие параметры подрессоривания и нелинейную характеристику изменения усилия в зависимости от хода катка. Однако в дальнейшем от нее отказались, применив классическую торсионную подвеску. Проект гидравлической подвески так и остался на бумаге.

В 1958-1959 гг. в Военной академии БТВ имени И.В. Сталина был разработан ряд гидропневматических подвесок, которые прошли стендовые испытания. Созданные варианты подвески совмещали в себе рессору и амортизатор, в которой происходило сжатие как воздуха, так и жидкости АЖ-170. Разделение жидкости и воздуха в зависимости от конструктивного исполнения осуществлялось с помощью кольцевого плавающего поршня-разделителя (фетровое кольцо с уплотнительными резиновыми манжетами), разделительного чехла, сплошного металлического поршня с уплотнительными резиновыми манжетами или металлического сильфона[51*]. На различных этапах хода опорного катка происходило сжатие воздуха, а затем жидкости. Амортизирующий эффект осуществлялся за счет прокачки этой же жидкости через специальные клапана с калиброванными отверстиями. Результаты стендовых испытаний подтвердили реальную возможность создания гидропневматической подвески танка. Исследования показали, что данные подвески обладают наибольшей массовой и объемной удельными энергоемкостями, требуемым демпфирующим действием без отдельных амортизаторов и нелинейной характеристикой, зависевшей не только от перемещения поршня, но и от скорости перемещения, что способствовало значительному увеличению скорости движения танка и улучшению плавности его хода.

В результате выполненных НИР наиболее перспективными для быстроходных танков были признаны системы подрессоривания с автоматическим регулированием, позволявшие повысить общую плавность хода на высоких скоростях и уменьшить потери мощности в подвеске. Конструкция такой подвески отличалась от обычной тем, что характеристики упругих элементов и амортизаторов могли автоматически изменяться в зависимости от условий движения с помощью сравнительно несложной системы управления. Работы в этом направлении, развернувшиеся во ВНИИ-100 и Военной академии БТВ им. И.В. Сталина, привели к созданию управляемых систем подрессоривания на базе пневматической подвески.

В начале 1960-х гг. с учетом полученного опыта в конструкторском бюро ВГТЗ под руководством И.В. Гавалова совместно с Военной академией БТВ для опытных легких танков «Объект 906» (как вариант), «Объект 906Б» и «Объект 911 Б» были разработаны пневматические подвески, обеспечивавшие регулирование клиренса с рабочего места механика-водителя в пределах от 100 до 450 мм. Опытные образцы машин успешно прошли заводские испытания. Опыт создания регулируемой пневматической подвески впоследствии использовался конструкторским бюро ВгТЗ при разработке боевой машины десанта «Объект 915», принятой во втором послевоенном периоде на вооружение Советской Армии под маркой БМД-1.

Конструкция регулируемой пневматической подвески танка «Объект 775».

Испытания среднего танка с гусеницами, натянутыми через первый опорный каток, минуя направляющее колесо.

В 1964 г. в конструкторском бюро ЧТЗ по типу подвески тяжелого танка «Объект 770» спроектировали регулируемую пневматическую подвеску и для опытного танка «Объект 775» с управляемым ракетным оружием. Эта подвеска совместно с опорным катком, конструкция которого была заимствована у танка «Объект 432», представляла собой единый компактный узел. Изменение клиренса машины осуществлялось за счет перелива жидкости из гидравлической части рессор в специальные объемы, располагавшиеся в осях подвески.

Гусеничный движитель

Главной задачей дальнейшего совершенствования гусеничного движителя было повышение долговечности его работы. Это объяснялось тем, что в сравнении с другими основными группами механизмов и устройств танка гусеничный движитель наиболее быстро выходил из строя по причине износа, так как большинство его элементов (зубчатые венцы ведущих колес, траки и пальцы гусениц, опорные и поддерживающие катки) постоянно работали в чрезвычайно тяжелых условиях.

В первые послевоенные годы траки гусениц танков продолжали изготавливаться с открытыми металлическими шарнирами (ОМШ) и плавающими пальцами, которые были наиболее простыми как в производстве, так и при замене в процессе эксплуатации. Однако они имели повышенный износ, особенно при работе на песчаных грунтах. Износ шарниров гусениц (шаговый износ траков) резко ограничивал их ресурс и, соответственно, подвижность танков. Средние ресурсы гусениц в условиях работы в средней полосе СССР составляли около 2000 км для тяжелых и 3000 км для средних и легких танков. На грунтах с абразивным действием ресурс гусениц был в 2 раза меньше среднего (именно он был выбран за минимальный ресурс). Наиболее трудные условия по прочности гусениц создавались при движении по каменистым и зимним мерзлым грунтам, а по износу шарниров – в весенний и осенний периоды при движении по грунтам, содержащим кварцевый песок. В зимних условиях максимальный ресурс гусениц для тяжелых танков достигал 3000 км, для средних и легких – 5000 км. У тяжелых и легких танков этот ресурс ограничивался работоспособностью шарниров, у средних – еще и прочностью траков.

В это же время большое значение стало придаваться исследованию и устранению причин увода танка при его движении на гусеницах с ОМШ. Увод танка существенно затруднял преодоление водных преград по дну, прохождение колейных мостов и ограниченных проходов в минных полях, а также повышал утомляемость механика-водителя при совершении длительных маршей.

По итогам НИР, проведенных в этой области, была разработана методика определения величины увода танка и даны рекомендации по устранению причин увода. К возможным причинам увода танка относились:

– при отсутствии буксования гусениц на грунте – неравномерное натяжение гусениц, пробуксовка фрикционных устройств в механизме поворота машины, неодинаковый шаг траков левой и правой гусениц;

– при наличии буксования гусениц на грунте – неодинаковое сопротивление движению левой и правой гусениц из-за различного дорожного покрытия, движение с креном по косогору, неодинаковый износ грунтозацепов левой и правой гусениц;

– нарушение технологии изготовления и правил эксплуатации, а также результат механических повреждений узлов ходовой части.

Исследования гусеничного движителя, проведенные в Военной академии БТВ, показали, что разное число траков в гусеницах не влияет на увод машины при условии соблюдения одинаковых величин натяжения гусениц, значений шага трака для левой и правой гусениц, а также при отсутствии пробуксовки фрикционных элементов в механизме поворота. Эти выводы подтвердились в ходе проведенных на НИИБТ полигоне испытаниях по проверке возможности преодоления различных противотанковых препятствий средним танком, в ходовой части которого были демонтированы направляющие колеса и гусеницы перематывались через передние опорные катки. Таким образом, было выявлено, что основной причиной увода танка при соблюдении всех наставлений и инструкций по эксплуатации являлся неравномерный износ гусеничного зацепления (шаговый износ траков и зубьев ведущего колеса) со стороны левого или правого бортов.

Звено гусеницы танка Т-54 обр. 1947 г. с литыми траками и шпорой (вверху).

Звено гусеницы Т-54 обр. 1949 г. с литыми уширенными траками.

Звено гусеницы танка ПТ-76 (ПТ-76Б) со штампованными траками.

Звенья гусениц танка ИС-3 со штампованными (вверху) и литыми траками.

Звено гусеницы танка Т-10 (ИС-4) со штампованными траками.

В гусеничных движителях послевоенных отечественных танков использовались как литые (средние и тяжелые танки), так и штампованные траки (тяжелые и легкие танки).

Штампованные траки изготавливались из высокопрочной конструкционной стали ТВМ, содержащей хром, никель и молибден. Эта сталь имела высокий предел прочности, значительную ударную вязкость и высокую твердость.

При производстве литых траков тяжелых танков использовалась сталь КДЛВТ. По химическому составу она отличалась от стали ТВМ присутствием меди и обладала высокой прочностью и твердостью, низкой ударной вязкостью и очень малым относительным удлинением.

Траки средних танков отливались из высокомарганцовистой аустенитной стали ЛГ-13 (Г13ЛА), имевшей меньшую твердость и меньший предел прочности, чем у сталей ТВМ и КДЛВТ. Однако под влиянием ударов и деформации эта сталь подвергалась наклепу, в результате чего ее твердость увеличивалась до 500 кг/мм2. Кроме того, сталь ЛГ-13 была малочувствительна к концентрациям напряжений. Существенным недостатком этой стали являлся высокий уровень наведенной радиоактивности при облучении нейтронами во время ядерного взрыва. Несмотря на то, что образующийся изотоп марганца-56 имел небольшой период полураспада (около 2,5 ч), возникла необходимость в снижении уровня наведенной радиации.

Анализ свойств элементов, обладающих высокой способностью поглощения нейтронов, показал, что оптимальным в этом отношении химическим элементом являлся редкоземельный элемент – гадолиний[52*]. Поэтому значительное (более чем в 2 раза) снижение величины наведенной радиоактивности траков гусениц, изготовленных из стали Г13ЛА, достигалось посредством микролегирования стали гадолинием. Вследствие снижения прочностных, эксплуатационных и литейных качеств этой стали при применении различных примесей содержание гадолиния в ней не должно было превышать 0,15%. Гадолиний вводили в раскисленный металл непосредственно в заливочные ковши перед заливкой форм. Состав стали марки П ЗЛА: железо – 85,1 %, марганец – 12,27%, углерод – 1,21 %, кремний – 0,33%, хром – 0,5%, никель – 0,6%, сера – 0,005%, фосфор -0,018%, гадолиний – 0,06%.

По износостойкости в абразиве все три марки стали – ТВМ, КДЛВТ и ЛГ-13 (ПЗЛА) – были практически одинаковы. Впоследствии к этим маркам стали добавились: МЛТ, 28ХГСН, 35ХГ2, 35СГМ и 40ХС.

Для изготовления пальцев траков применялась горячекатаная сталь трех близких по химическому составу и механическим свойствам марок – 37ХС, 38ХС (для средних и легких танков) и 40ХС (для тяжелых танков). Как заменитель этих марок могла использоваться сталь 27СГТ.

Следует отметить, что на тяжелых и легких танках применялось тянущее зацепление гусениц с ведущими колесами, а на средних – толкающее. При этом в случае толкающего зацепления наблюдались меньшие износы зацепления, но имело место некоторое увеличение напряженности в работе шарниров гусениц.

Исследования по повышению надежности и долговечности танковых гусениц в первый послевоенный период проводились в следующих направлениях:

– совершенствование гусениц с ОМШ;

– создание гусениц с закрытым металлическим шарниром (ЗМШ);

– разработка гусениц с резино-металлическим шарниром (РМШ);

– оценка возможности использования ленточных гусениц.

Для повышения надежности гусениц с ОМШ во второй половине 1950-х гг. во ВНИИ-100 была организована НИР (руководитель -И.Х. Биатов), основная задача которой заключалась в повышении срока службы гусениц за счет их упрочнения, но без изменения конструкции. Возможности улучшения работоспособности гусениц за счет усложнения конструкции шарниров и увеличения их размеров были весьма ограниченными, так как высокие скорости движения танков и общие соображения определяли необходимость снижения массы гусениц, а условия эксплуатации требовали легкой сборки, разборки и замены отдельных деталей. Вопросы увеличения прочности гусениц можно было решить путем рационального выбора и распределения материала, улучшения конфигурации деталей и упрочнения напряженных сечений, а повышение работоспособности цевок, беговой дорожки, гребней, грунтозацепов и зубьев ведущих колес – за счет утолщения или наплавкой твердыми сплавами мест, подверженных износу. Поэтому наиболее сложной задачей стало повышение работоспособности шарниров гусениц (траков).

Повышение срока службы гусеницс ОМШ пытались достичь следующими способами: путем подбора износостойких материалов, хромирования и борирования[53*] пальцев траков; применения уплотнений, ограничивавших попадание абразива в шарнир (в том числе с подачей смазки в шарниры); запрессовки сменных стальных втулок высокой износостойкости в проушины траков; закрепления пальца в проушинах одного из траков (с изменением и без изменения их конструкции), а также уменьшения диаметра пальца с обеспечением прочности шарнира за счет увеличения числа проушин.

Исследования по созданию новых, более износостойких сталей, а также поверхностное легирование проушин и повышение твердости отверстий в проушинах токами высокой частоты (ТВЧ) не дали положительных результатов. Поэтому были разработаны различные варианты гусениц с использованием траков и пальцев с теми или иными из вышеперечисленных изменений, которые прошли испытания в различных дорожных условиях как на серийных машинах (ПТ-76, Т-54, Т-10), так и на опытных образцах («Объект 430», «Объект 277», «Объект 279», «Объект 770»). Например, на танке «Объект 430» в процессе заводских и полигонных испытаний были опробованы несколько вариантов гусениц, собранных из траков, изготовленных из марок сталей 37ХС, 32ХНСЛ и ЛГ-13. Траки гусениц отличались формой их сечения (скелетные или коробчатые), количеством проушин и конструкцией шарнира (плавающий палец, закрепленный Г-образный и закрепленный планками). На танках «Объект 277» и «Объект 770» прошли испытания гусеницы с закрытым шарниром, а на танке «Объект 279» – с закрытым шарниром и трубчатым пальцем.

Варианты траков и звеньев опытных гусениц танка Т-54.

Варианты траков и звеньев опытных гусениц танка Т-10.

Варианты звеньев опытных гусениц танка ПТ-76.

Варианты звеньев опытных гусениц танка «Объект 430».

Трак с РМШ среднего танка Т-55.

Было установлено, что закрепление пальцев в серийных траках повышает износостойкость шарниров в абразиве на 15-20%, а при сухом трении – в 2 раза. Это объяснялось увеличением скоростных режимов трения (с увеличением скорости трения износ поверхности трения уменьшался). При этом предпочтение отдавалось закреплению пальца во всех проушинах трака, поскольку закрепление пальца только с одного конца приводило к износу узких проушин вследствие торсионной деформации пальца. Применение в ОМШ закрепленных пальцев и уширенных проушин увеличило минимальный ресурс гусениц до 2000 км для тяжелых и до 3000 км для средних и легких танков. Использование борирования пальцев в этих шарнирах позволяло увеличить минимальный ресурс гусениц, соответственно, до 3000 и 4500 км. Однако условия эксплуатации требовали более надежного и простого способа закрепления пальцев в траках.

Уменьшение диаметра пальцев в реальных конструктивных пределах позволяло повысить износостойкость шарниров примерно в 1,3 раза и увеличить КПД на 7% при скорости движения танка 70 км/ч. В этом случае прочность шарнира обеспечивалась соответствующим увеличением числа проушин.

Применение смазанных шарниров закрытого типа (ЗМШ) с уменьшенным диаметром пальцев, с борированными втулками и пальцами, позволяло повысить минимальный ресурс гусениц на еще большую величину. Даже при использовании ЗМШ сухого трения износ шарниров был в 8 раз меньше абразивного износа. Уплотнение шарниров производилось с помощью колец из упругой износостойкой резины типа П2Р-28 (для танка ПТ-76), армированной резины XXIV марки 783 или фетровыми сальниками (для тяжелых танков).

В результате для серийно выпускавшихся танков наиболее оптимальным вариантом был признан процесс борирования, который позволял без изменения конструкции гусениц с ОМШ в 1,5-2 раза поднять их ресурс за счет увеличения твердости пальца.

Указанные мероприятия привели к росту минимального ресурса гусениц легких и средних танков до 3000 км, для тяжелых танков – до 2000 км, что, однако, уже не удовлетворяло возросшим требованиям по ресурсу танка. В соответствии с этими требованиями к середине 1960-х гг. минимальный ресурс танковых гусениц средних и легких танков должен был составлять 5000- 6000 км, для тяжелых – 3000 км.

В связи с этим остро встала задача разработки новых типов шарнирных соединений траков гусениц и, в частности, резиноме-таллических шарниров (РМШ). Результаты стендовых и ходовых испытаний американских гусениц с РМШ показали, что они имели значительное преимущество по сравнению с гусеницами с ОМШ по продолжительности работы. Особенностью конструкции рези-нометаллических шарниров являлось наличие резиновых колец, которые устраняли трение скольжения пальца в проушинах трака и заменяли его внутренним трением резины в шарнире. Кроме того, в этих гусеницах вследствие упругой податливости в шарнирах создавалось более равномерное нагружение охватываемых зубьев венцов ведущих колес, что способствовало гашению ударов, возникавших при работе.

Впервые в нашей стране гусеницы с РМШ были применены на опытном тяжелом танке «Объект 260» (ИС-7) в 1947 г., однако в серийное производство они не были рекомендованы из-за их неудовлетворительной работоспособности, связанной с низким качеством резины. Одновременно работы по созданию гусениц с РМШ для легких машин велись в КБ Н.А. Астрова на ММЗ и на УЗТМ. Конструкцию ММЗ признали неудачной. Лучшей оказалась конструкция гусениц с РМШ, выполненная в 1948 г. на УЗТМ для самоходной артиллерийской установки СУ-100П. Впоследствии эти гусеницы получили широкое распространение в большом семействе военно-гусеничных машин, созданных на ее базе.

Первый вариант РМШ гусеницы танка «Объект 430» (проект).

РМШ гусеницы танка «Объект 432».

РМШ гусеницы танка «Объект 167» (проект).

Опытная ленточная гусеница танка ПТ-76.

Дальнейшие работы по совершенствованию гусениц с РМШ для танков велись в конструкторском бюро Омского завода транспортного машиностроения (завод №174). Они завершились в 1962 г. созданием серийной гусеницы с РМШ для танков Т-54, Т-55 и Т-62. Ресурс гусениц составлял 5000-6000 км. Они серийно выпускались с 1966 г.

В конструкциях траков гусениц с РМШ применялась последовательная схема работы резиновых колец шарнира. При такой схеме во все проушины траков запрессовывались втулки с наружными навулканизированными резиновыми кольцами и внутренним шестигранным отверстием. Вовнутрь втулок вставлялся шестигранный палец. При повороте одного трака резиновые кольца в его проушинах, закручиваясь, поворачивали палец и заставляли закручиваться резиновые кольца в проушине другого трака, так как палец был связан посредством втулок с проушинами обоих траков.

При установке на танк гусениц с РМШ потери в движителе снижались в среднем на 20%. Скорости движения и запас хода танка Т-55 на гусеницах с РМШ были в среднем на 15% выше, чем на гусеницах с ОМШ. Кроме того, при наличии гусениц с РМШ улучшалась плавность хода машины и уменьшался уровень шумов.

Одним из основных дефектов первых опытных образцов гусениц с РМШ являлась их неразборность, так как пальцы не имели стяжных гаек и от осевого перемещения удерживались с одной стороны головкой пальца, с другой – стопорным кольцом. Неразборность шарниров обусловливалась воздействием абразива, проникавшего в зазор между пальцем и втулкой. При введении стяжных гаек и их стопорения за счет большого момента затяжки гаек (294-343 Нм (30-35 кгс-м) этот дефект был устранен.

Применение резинометаллического шарнира последовательного типа для легкого танка «Объект 906» при силовом способе стопорения гаек (как у траков среднего танка) оказалось невозможным из-за малого диаметра пальца.

Созданием гусенице РМШ занимались и во ВНИИ-100 (руководитель – А.С. Развалов). В 1962 г. по просьбе главного конструктора А.А. Морозова для опытного среднего танка «Объект 432» в институте разработали гусеницу с РМШ, в которой использовалась параллельная схема работы резиновых колец шарнира. В таком шарнире резиновые кольца были при вулканизированы к пальцу и запрессованы вместе с ним в проушины трака с обжатием, которое исключало проворачивание резины внутри проушины вследствие большой силы трения. Все кольца одного пальца параллельно передавали растягивающее гусеницу усилие. В этом случае траки соединялись между собой скобами и гребнями. Для облегчения гусеницы в плицах траков было сделано по одному отверстию.

Гусеница с РМШ последовательного типа в 1961 г. была разработана и для танка «Объект 167». Она отличалась от гусеницы танка «Объект 432» наличием сплошных плиц траков и осталась только в проекте. При изготовлении опытных образцов танков «Объект 167» на них устанавливались гусеницы с ОМШ с плавающими пальцами (на одной из машин были применены борированные пальцы).

Как показали проведенные испытания первых образцов гусениц с РМШ танка «Объект 432», они работали недостаточно надежно вследствие разрушения пальцев, звеньев и потери соединительных элементов (клиньев, скоб, башмаков). Ресурс гусениц в данном случае ограничивался в основном разрушением пальцев.

Поэтому в соответствии с постановлением Совета Министров СССР в отрасли была открыта НИР по созданию конструкции гусениц для новых танков и артиллерийских тягачей, марок резины и технологии изготовления резинометаллических блоков со сроком службы 8000-10000 км на основе натурального и синтетических каучуков. В этих работах вместе с ВНИИ-100 участвовали ЧТЗ, КМЗ, Омский завод транспортного машиностроения, Свердловский завод резинотехнических изделий (СЗРТИ), НИИРП, Ленинградский технологический институт (ЛТИ) и др. По данной теме изучалось упрочнение пальцев методом накатки, был создан и испытан целый ряд марок резины (руководитель работ во ВНИИ-100 – Н.А. Емцев). Самыми эффективными оказались резины на основе натурального и синтетического каучука ИРП-1392 и ИРП-1393, рецептуру которых разработали во ВНИИ-100 совместно с НИИРП. Эти марки резины позволили повысить надежность и долговечность РМШ, которые впоследствии нашли применения как в гусеницах с параллельным, так и последовательным соединением траков (ресурс гусениц составлял 8000-10000 км).

Высокий ресурс по сравнению с гусеницами с ОМШ имели и ленточные гусеницы, исследованию которых за рубежом уделялось большое внимание. Кроме того, применение ленточных гусениц позволяло существенно уменьшить массу гусеничного движителя при сохранении высокой маневренности и проходимости.

С целью проверки эксплуатационных качеств ленточных гусениц применительно к легким бронеобъектам во ВНИИ-100 в 1959 г. изготовили и испытали экспериментальную ленточную гусеницу танка ПТ-76 (руководитель – А.С. Развалов). Эта гусеница была разработана на базе транспортерной ленты КРУ-350, серийно выпускавшейся Курским заводом РТИ (КЗРТИ). Проведенные исследования показали, что применение ленточных гусениц обеспечивало сокращение потерь на их перемотку, уменьшение массы и неравномерности движения со снижением динамической нагрузки на трансмиссию.

В 1962 г. была открыта НИР по созданию ленточных гусениц для легких танков, марок резины и технологии изготовления армированных лент со сроком службы 4000-5000 км. Эта работа велась во ВНИИ-100 совместно с ФВНИИ-100, НИИРП, НИИШП, ВгТЗ и КЗРТИ применительно к армейскому тягачу ГТ-Т. При этом во ВНИИ-100 за основу приняли резинотросовую ленту (руководитель – В.Л. Яковлев), во ФВНИИ-100 – резинотканевую.

Ходовые испытания гусениц во ВНИИ-100 на песчаных грунтах и заснеженных дорогах подтвердили работоспособность ленточных гусениц в объеме 4000 км, хорошую проходимость по снегу. Гусеницы были рекомендованы для машин легкой категории по массе.

Особое внимание при совершенствовании гусеничного движителя отводилось его противоминной стойкости. Проведенные исследования и испытания противоминной стойкости траков показали, что наиболее эффективными средствами ее повышения являлись:

– применение гусениц с РМШ. Для перебивания гусениц с РМШ вследствие демпфирующих свойств шарниров требовался заряд ВВ по массе в среднем в 1,6 раза больше, чем для гусениц с ОМШ. При этом наибольшая стойкость РМШ проявлялась при взрыве мины под серединой трака;

– изготовление траков из сталей, обладавших высокими пластическими свойствами. По противоминной стойкости гусениц применявшиеся для изготовления траков марки стали располагались в следующем порядке: ЛГ-13, 35ХГ2, 35СГМ, ТВМ, МЛТ, 40ХС, КДЛВТ, 28ХГСН;

– повышение ажурности траков (наличие отверстий в плицах) без снижения их прочности. С увеличением поверхности воспринимаемая ею нагрузка от взрыва мины возрастала;

– соединение траков в гусенице пальцами, а не скобами;

– изготовление траков штамповкой.

Характер разрушения траков гусениц с РМШ танков Т-62 (вверху) и «Объект 432».

Трак гусеницы танка Т-54 с жестким уширителем.

Танк Т-54 со снегоходной гусеницей.

Испытания танка Т-10A на уширенных гусеницах.

Трак со съемным упругим уширителем для гусеницы танка Т-10 («Объект 730»).

Трак гусениц танка Т-55 под упругий уширитель: серийный трак (вверху) и опытный трак.

Трак со съемным упругим уширителем для гусеницы танка Т-55.

Увеличение ширины гусениц также положительно влияло не только на повышение противоминной стойкости, но и на уменьшение среднего давления на грунт.

Среднее давление на грунт под опорной поверхностью гусениц длительное время использовалось в качестве оценочного параметра, характеризующего проходимость машины. Следует отметить, что одна величина среднего давления на грунт не может характеризовать проходимость гусеничных машин, которая в большой степени зависит от ширины гусеницы, типа шарнира траков, типа трансмиссии и других факторов. При равенстве средних давлений на грунт гусеницы с РМШ по сравнению с гусеницами с ОМШ обладают преимуществами в отношении проходимости по болотам вследствие довольно жесткой упругой связи между траками. Вместе с тем, уже в то время многие ученые утверждали, что проходимость танков ограничивается, как правило, силой тяги по сцеплению, величиной клиренса и конфигурацией днища корпуса.

Стремление повысить за счет уменьшения среднего давления на грунт проходимость танка по грунтам со слабой несущей поверхностью повлекло за собой разработку различного типа уширенных гусениц. Эти работы велись по двум направлениям – создание специальной уширенной гусеницы и увеличение ширины серийной гусеницы путем установки на нее съемных уширителей.

Представителем первого направления являлась уширенная гусеница танка Т-54, конструкция траков которой отличалась от конструкции серийных траков наличием односторонних уширителей, отлитых заодно с траками. Несмотря на уменьшение среднего давления на грунт с 80,4 до 63,8 кПа (с 0,82 до 0,65 кгс/см2), проходимость танков улучшилась незначительно из-за одностороннего несимметричного уширения гусениц, что вызывало перекос нижней ветви гусеницы. Кроме того, уширенные гусеницы ограничивали транспортировку танков по железной дороге из-за превышения по ширине установленного стандартом габарита перевозимых грузов. Этими же недостатками обладала изготовленная и испытанная в 1947 г. на танке Т-54 снегоходная гусеница. Она собиралась из двух типов траков, чередовавшихся друг за другом: трака обычной ширины и трака с уширителем, отлитого заодно с ним.

В результате проведенных работ по второму направлению в 1950 г. были изготовлены упругие съемные уширители для гусениц опытного тяжелого танка «Объект 730». Уширитель, состоявший из лопасти, к которой крепилась трехлистовая рессора, устанавливался на каждый трак и закреплялся с помощью болта и хомута. В закрепленном состоянии уширитель располагался к плоскости трака под углом 8°, чем обеспечивался полный контакт уширителя с грунтом. Для установки комплекта уширителей требовалось 8-9 ч. Масса одного уширителя составляла 7,3 кг. Среднее давление на грунт снизилось с 75,5 до 54,0 кПа (с 0,77 до 0,55 кгс/см2).

Проведенные сравнительные испытания показали, что проходимость танка Т-10 на уширенных гусеницах была значительно выше, чем танка на серийных гусеницах. Глубина погружения уширенной гусеницы при движении по болоту оказалась на 30% меньше глубины погружения штатной гусеницы, а коэффициент сцепления, соответственно, на 11% больше. Последующие пробеговые испытания танка на уширенных гусеницах по зимним заснеженным дорогам протяженностью 500 км также выявили высокую надежность как самих уширителей, так и способов их крепления.

С целью использования данных уширителей для среднего танка на НИИБТ полигоне выполнили новую конструкцию трака гусеницы танка Т-54, позволявшую использовать упругий уширитель. Опытный трак отличался от серийного наличием дополнительной полки с одной стороны, которая имела сквозное отверстие для болта крепления уширителя. Сравнительные испытания на проходимость по болотам показали, что танк Т-54 на гусеницах с упругими уширителями обладал значительно лучшей проходимостью по сравнению с танком на серийных гусеницах. Его проходимость практически приблизилась к проходимости легкого танка ПТ-76. Глубина колеи в среднем уменьшилась в 1,8 раз, а коэффициент сопротивления движению снизился на 25%.

В 1961 г. была предложена конструкция съемного упругого уширителя для траков серийных гусениц танка Т-55. Для установки комплекта уширителей требовалось 10-20 ч в зависимости от технического состояния гусениц. Масса одного уширителя составляла 11,4 кг. Среднее давление на грунт снизилось с 80,4 до 54,9 кПа (с 0,82 до 0,56 кгс/см2). Несмотря на повышение проходимости по грунтам с низкой несущей способностью, последующие ходовые испытания выявили низкую надежность уширителей. Было рекомендовано устанавливать уширители на каждый трак. В 1965-1966 гг. аналогичный тип уширителя был разработан и для гусеницы танка «Объект 432». Уширители монтировались в промежутках между траками и крепились к их соединительным скобам. Количество уширителей, устанавливавшихся на гусеницу, было равно количеству траков. Испытания этих уширителей на танке «Объект 432» продолжились во втором послевоенном периоде. Впоследствии, в связи с тем, что имевшиеся конструкции уширенных гусениц и съемных уширителей не отвечали предъявляемым требованиям, широкого распространения на отечественных танках они не получили.

Танк Т-54А, оборудованный гусеницами со съемными упругими уширителями. 1961 г.

Траки гусеницы танка «Объект 432» с упругим уширителем.

Ходовой макет четырехгусеничной машины.

Испытания ходового макета четырехгусеничной машины, догруженного до 88 т.

Резко повысить проходимость опытного тяжелого танка отечественным конструкторам удалось за счет применения четырех-гусеничного движителя. Для исследования проходимости и поворотливости четырехгусеничной машины в различных условиях (а этот вопрос в то время совершенно не был изучен) в конце 1952 г. в результате совместной работы ВНИИ-100 и ЛКЗ был создан ходовой макет. В первую очередь, этот макет создавался для исследований транспортной установки для перевозки баллистических ракет в условиях тундры. Работу возглавил известный танковый конструктор Л.С. Троянов. Ходовой макет имел длину 6,2 м, ширину 3,38 м, высоту 2,2 м, массу 48 т и среднее давление на грунт 0,047 МПа (0,48 кгс/см2).

На машине устанавливался дизель В-11 -ЦН мощностью 478 кВт (650 л.с), обеспечивавший максимальную скорость 40 км/ч. Трансмиссия была заимствована у танка Т-10, узлы гусеничного движителя – у танка ИС-3, пучковая торсионная подвеска – у опытного танка «Объект 260» (ИС-7). В ходе испытаний масса ходового макета была увеличена до 88 т за счет установки дополнительных грузов. Результаты проведенных испытаний доказали возможность получения требуемой поворотливости тяжелой четырехгусеничной машины, и в 1956 г. был выполнен технический проект, а в 1959 г. изготовлен опытный тяжелый танк «Объект 279» с таким движителем.

В гусеничных движителях всех отечественных танков послевоенного периода стали применять цевочное зацепление ведущих колес с гусеницами.

Отказ от гребневого зацепления на средних танках (Т-34, Т-44) был связан с большим износом роликов на ведущем колесе, трудностями создания мелкозвенчатой гусеницы и с набеганием гребня на ролик при значительном увеличении шага гусеницы. На всех серийных и опытных танках применялось заднее расположение ведущих колес.

В связи со значительным увеличением ресурса гусениц, обеспечиваемого за счет применения РМШ и перечисленных выше мероприятий для траков с ОМШ, встала задача по повышению сроков службы зацепления, а именно – зубьев венцов ведущих колес. В большей степени эта проблема коснулась нового среднего танка «Объект 432». Ресурс венцов ведущих колес этого танка в условиях эксплуатации на высокообразивных песках Белорусского военного округа не превышал 1200 км. За этот же пробег рабочие поверхности скоб гусениц изнашивались до пальцев, после чего требовали замены.

Повышение ресурса венцов и скоб гусениц шло по двум направлениям: совершенствование конструкции венцов и гусениц с целью улучшения кинематики зацепления и поиск износостойких материалов и покрытий для поверхностей трения.

В результате НИР, развернутой во ВНИИ-100, было создано зацепление, в котором в контакте с зубьями венцов ведущего колеса находились только скобы гусеницы, а также новый тип зацепления для гусениц с параллельным РМШ. В новой конструкции удалось значительно разгрузить зубья ведущего колеса и скобы гусеницы и уменьшить относительное скольжение элементов зацепления (износ зубьев венцов ведущих колес и скоб гусениц снизился примерно в 1,5 раза).

Работы в направлении поиска новых износостойких материалов проводились ВНИИ-100 совместно с ФВНИИ-100, ЦНИИМ и заводом им. В.А. Малышева (руководитель от ВНИИ-100 – Г.М. Терещенко). Наиболее оптимальным оказалось сочетание наплавки зубьев венцов электродами типа Т-620 со скобами, изготавливавшимися по серийной технологии. При этом износостойкость зубьев возросла примерно в 2 раза, а скоб – в 1,6-1,8 раза. Позднее была внедрена полуавтоматическая наплавка порошковой проволокой ППАН-170.

Одной из наиболее серьезных проблем при внедрении гусениц с РМШ стала возросшая вероятность сброса гусениц с ведущих колес и выход их из-под опорных катков. Эта проблема проявилась уже на первых опытных танках «Объект 432» и потребовала установки высокого предварительного натяжения гусениц, по сути, паразитного, нагружавшего узлы ходовой части и вызывавшего повышенный износ. Основная причина схода гусениц с ведущих колес заключалась в недопустимом снижении натяжения набегающей на ведущее колесо ветви гусеницы на отстающем борту при повороте машины, что приводило к проскальзыванию цевок гусениц по вершинам зубьев ведущего колеса. Решение этой проблемы на первом этапе нашли за счет фиксации гусеницы на ведущем колесе с помощью подрессоренного кулака-отбойника, крепившегося возле ведущего колеса с некоторым зазором по отношению к грунтозацепам гусеницы. Это устройство позволило снизить предварительное натяжение с 30 до 5 кН (с 3061 до 510 кгс), однако потребовало серьезной доработки конструкции.

Ведущее колесо танка ПТ-76(ПТ-76Б).

Ведущее колесо танка Т-62 со съемными венцами.

Ведущее колесо танка Т-10 со съемными венцами.

Ведущее колесо танка «объект 432» со съемными венцами.

Ходовая часть танка «Объект 260» (ИС-7) с опорными катками с внутренней амортизацией.

Вариант опорного катка танка «Объект 430» с поперечным разрезом и танка «Объект 432» (справа).

Опорные катки танка Т-54 (слева) и Т-62.

Поддерживающие катки танков «Объект 430» (вверху) и «Объект 432».

Изменения в конструкции опорных катков послевоенных танков в основном коснулись опытных машин. Были определены и обоснованы оптимальные размеры опорных катков, исходя из условий обеспечения высокой проходимости танков и надежности катков.

Если на серийных тяжелых танках ИС-4, Т-10 и их модификациях продолжали устанавливаться катки без всякой амортизации, то на опытных тяжелых танках «Объект 260» (ИС-7) и «Объект 770» применили опорные катки с внутренней амортизацией. Двухскатные цельнометаллические стальные опорные катки относительно малого диаметра танков ИС-4 и Т-10 были просты в изготовлении, имели сравнительно небольшую массу и характеризовались незначительным сопротивлением качению по гусенице и длительным сроком эксплуатации. Однако отсутствие амортизации приводило к тяжелым условиям работы подшипников опорных катков, большим динамическим воздействиям на траки гусениц и повышенным вибрациям и шуму при движении танка. С ростом скоростей движения использование цельнометаллических катков становилось нецелесообразным, и в дальнейшем этот тип опорных катков на танках не применялся.

На средних танках Т-54, Т-55 и Т-62 устанавливались двухскатные, а на легких танках ПТ-76 – односкатные опорные катки большего диаметра с монолитной шиной, изготовленной из высококачественной резины. У этого типа опорных катков в значительно меньшей степени проявлялись недостатки, присущие цельнометаллическим каткам. Использование опорных катков с наружной амортизацией повышало плавность хода танка. В то же время резиновые шины опорных катков не были защищены от воздействия светового излучения ядерного взрыва и механических повреждений. Кроме того, опорные катки с наружными массивными шинами, за исключением пустотелых катков плавающего танка ПТ-76, имели относительно большую массу.

Для опытного среднего танка «Объект 430» разработали опорные катки с внутренней амортизацией, у которых резиновые амортизационные кольца защищались от механических повреждений и были менее подвержены возгоранию от светового излучения ядерного взрыва. Для них требовалось меньше резины, чем для опорных катков с наружной амортизацией. Однако они оказались сложными в производстве и обладали более низкими амортизационными свойствами. Опорные катки аналогичной конструкции впоследствии были использованы в ходовой части танков «Объект 432» и «Объект 434». Основным положительным качеством опорных катков этих танков являлась сравни-тельно небольшая масса (масса одного катка составляла 100 кг), что достигалось за счет малых размеров и применения дисков, выполненных из алюминиевого сплава. Однако ввиду небольшой ширины и значительной жесткости катка, при движении танка возникали значительные динамические силы, действовавшие на траки и другие элементы ходовой части, в результате чего их надежность снижалась. Был сделан вывод, что для быстроходных машин наиболее целесообразным являлось использование наряду с поддерживающими катками опорных катков с наружной амортизацией.

Опорные катки с наружной амортизацией, диски которых изготавливались из легких сплавов (алюминия, магния и титана), прошли испытания на опытных танках ВгТЗ и УВЗ. На опытных средних танках «Объект 140», «Объект 430», «Объект432», «Объект 434», Т-62М, легких К-90 (на первом образце – полоз) и «Объект 906» были применены поддерживающие катки, хотя на серийных машинах (кроме тяжелых) они не устанавливались. Поддерживающие катки были как односкатными (одно-бандажными), так и двухскатными; имели наружную или внутреннюю амортизацию. Однобандажные катки располагались асимметрично относительно продольной оси гусеницы. Такое их расположение в гусеничном обводе способствовало неравномерному износу обода, появлению дополнительных нагрузок в гусенице и в других элементах движителя. Для снижения влияния этих отрицательных факторов однобандажные поддерживающие катки впоследствии стали располагать в шахматном порядке.

Направляющие колеса послевоенных танков имели стальные ободы и были недостаточно надежны. Для повышения надежности направляющих колес на опытном танке «Объект 434» стали монтировать направляющие колеса с внутренней амортизацией, взаимозаменяемые с опорными катками. Направляющие колеса, взаимозаменяемые с опорными катками, устанавливались и на тяжелых танках ИС-4 и Т-10.

Механизм натяжения гусеницы с направляющим колесом танка ИС-4 (Т-10).

Механизм натяжения гусеницы с направляющим колесом танка Т-54.

Механизм натяжения гусеницы с направляющим колесом танка «Объект 432».

Компенсирующее устройство натяжения гусеницы танка «Объект 906».

Гидравлический механизм натяжения с направляющим колесом танка «Объект 911 Б».

Гидравлический механизм натяжения с направляющим колесом танка «Объект 775».

В первый послевоенный период получили широкое распространение кривошипно-винтовые (на тяжелых танках) и кривошипно-чер-вячные (на средних танках) механизмы натяжения гусениц. При регулировке натяжения гусениц они требовали обязательной остановки танка и выхода экипажа из машины, что было крайне нежелательным при совершении форсированных маршей и действиях на зараженной местности.

Для сохранения постоянства натяжения гусениц во время движения танка по неровностям для опытного легкого танка «Объект 906» было разработано компенсирующее устройство, обеспечивавшее автоматическое выбирание слабины гусеницы. Кроме уменьшения рывков и динамических перегрузок гусениц, компенсирующее устройство уменьшало вероятность спадания гусениц при движении машины. В этих целях качающиеся направляющие колеса соединялись рычагами с передними опорными катками и перемещались одновременно с ними при колебаниях корпуса машины. Однако из-за значительной перегрузки шин и подшипников передних опорных катков вследствие натяжения гусениц, передаваемого на опорные катки через компенсирующее устройство, указанная конструкция распространения в отечественных танках не получила. Дальнейшие работы по совершенствованию механизмов натяжения были направлены на создание такого механизма, который позволял бы механику-водителю, не выходя из машины, изменять натяжение гусениц в соответствии с условиями движения.

Механизмы такого типа создали в конструкторском бюро ВгТЗ под руководством И.В. Гавалова и испытали в начале 1960-х гг. на опытных легких танках «Объект 906Б» и «Объект 911 Б». Это были гидравлические механизмы натяжения с кнопочным управлением с места механика-водителя и с указателем степени натяжения гусениц. Они располагались внутри корпуса и позволяли регулировать натяжение одной или одновременно двух гусениц как на стоянке, так и при движении танка. Время натяжения гусениц не превышало 4 с. Кроме того, эти механизмы позволяли регулировать положение обвода гусеничного движителя при изменении клиренса.

Несколько иная конструкция натяжного и компенсирующего механизма гусеницы при изменении клиренса была разработана в 1963 г. в конструкторском бюро ЧТЗ для опытного танка «Объект 775». Этот механизм монтировался снаружи корпуса машины и представлял собой единый узел, состоявший из двух гидроцилиндров, расположенных один в другом. Внутренний цилиндр служил для предварительного натяжения гусеницы, наружный обеспечивал поддержание постоянства натяжения гусеницы при опускании машины на упоры.

Достоинства гидравлических механизмов натяжения были использованы в дальнейшем при решении вопросов по устранению сброса гусеницы во время поворота машины, повышению средних скоростей движения и проходимости боевых гусеничных машин.

48* Заневоливание – специальная технологическая операция в процессе изготовления торсионных валов, при которой они подвергаются закрутке на значительно больший угол, чем это происходит при эксплуатации машины. При этом в наружных слоях сечения торсиона при раскрутке вала возникают остаточные напряжения, противоположные напряжениям во внутренних слоях. В связи с более равномерным распределением рабочих напряжений по сечению заневоленного вала предел упругого сопротивления повышается на величину остаточных напряжений.

49* Полисилоксановая жидкость №5 представляет собой органическое масло на кремнистой основе. При давлении 294 МПа (3000 кгс/см!) относительное изменение объема жидкости составляло 12,896.

50* Физический смысл удельной потенциальной энергии – максимальная высота, с которой танк под действием своей массы падает на ровную твердую поверхность, и при этом балансиры касаются ограничителей хода без удара.

51* Сильфон – тонкостенная цилиндрическая оболочка с поперечной гофрированной боковой поверхностью; расширяется или сжимается вдоль оси (подобно пружине) под действием разности давления внутри и снаружи или от внешнего силового воздействия.

52* Гадолиний – металл, имеющий плотность 7,89 г/см3 и температуру плавления 1312'С. Назван в честь химика, члена-корреспондента Петербургской академии наук финна Юхана Гадолина, открывшего в конце XVIII века смесь окислов редкоземельных элементов, в состав которой входил и этот химический элемент.

53* Борирование – технологический процесс, который использовался для насыщения бором поверхности стального пальца трака с ОМШ с целыо достижения высокой износостойкости при его работе в абразивной среде. Зерна абразива, имея твердостъ ниже, чем у борированного слоя, не вкрапливались в поверхность пальца, а скользили по ней, уменьшая тем самым износ сопряженных проушин трака. Глубина борирования составляла 0,15-0,2мм, время борирования – 2,5-3,0 ч. Применялось электролизное борирование стальных пальцев в жидкой среде при температуре расплавленной буры 950°С, с последующей изотермической закалкой при температуре 340°С.

Продолжение следует

Примечания: