Уважаемые форумчане, тема прыгучести танка и специально сконструированной для этого подвески меня давно волнует.
Предлагаю на ваш суд проект усовершенствования ОБТ (Меркавы), с целью повышения его проходимости.
Не судите строго. Этот проект---концепция, имеющая целью показать, что такая штука возможна в принципе. Однако для нормальной эксплуатации нужна балансирная подвеска.
Буду очень признателен за отзывы и конструктивную критику.
Для тех, кому будет скучно читать длинное описание, сначала помещаю расчетные характеристики.
С уважением, Donkey2
Динамическое преодоление препятствий танками (ДППТ) имеет давнюю историю. Еще в 30-е годы, когда в СССР появились первые скоростные танки (серии БТ), там проводились успешные опыты в этом направлении. Танки БТ-2, БТ-5 и некоторые другие совершали «прыжки» длиной до 20м. Однако «прыжок» был возможен только при наличии подходящего трамплина, а технологии того времени позволяли «прыгать» только легким танкам. «Прыжки» были весьма рискованными, требовали очень высокой квалификации механиков-водителей. В последующие годы ДППТ не получило развития, а ценный опыт был утрачен. Однако из успешных экспериментов почти семидесятилетней давности можно сделать два очень важных вывода:
1. В «полете» танк не опрокидывается, по крайней мере, в течение нескольких секунд.
2. Подвеска и другие элементы ходовой части танка, даже изготовленные по технологии тех времен, могут выдержать удар о грунт при «приземлении» без потери работоспособности и защитить от перегрузок экипаж и внутреннее оборудование танка.
Зададим следующие исходные параметры, примерно соответствующие танку Меркава Мк3( Меркава Мк1) :
боевая масса 61 (56)т, длина и ширина гусеницы соответственно 0,64м и 4,52м (площадь опорной поверхности 5,7856м кв., удельное давление 1,054кг/см кв.), клиренс 0,53-047м (далее примем высоту клиренса 0,47м ), 6 опорных катков на сторону диаметром 0,79м, максимальный ход опорных катков 0,6м , подвеска пружинная индивидуальная (с блокировкой по два катка). Максимальная скорость по дороге (по твердому и ровному каменистому грунту) 55 (46)км/ч (ок. 15,3-12,8м/c).
Предлагаемая система предположительно будет обладать следующими возможностями в преодолении препятствий [при скорости танка 15-12,8м/c (54-46 км/ч)]:
Высота прыжка --2,66(3,15)м , время прыжка --1,474(1,6) сек дальность---22,1(20,5)м (т.е. танк способен самостоятельно преодолеть ров приблизительно на 10-20% шире, чем с помощью большинства состоящих на вооружении мостовых танков). Предлагаемая система уступает только новейшему американскому мостоукладчику ХМ104 Wolverine H82510. Однако укладка моста ХМ104 на препятствие занимает 5мин, а снятие 10мин, без учета времени ожидания подхода мостоукладчика линейными танками.
При наличии горизонтально направленного оптического датчика цели, подобного описанному выше, танк будет способен преодолевать эскарпы и некоторые другие вертикальные препятствия высотой 2,6(3,15)м (в настоящее время--0,9--1м). Продолжительность процесса отталкивания от грунта 0,11сек, за это время танк проходит на максимальной скорости 1,65м. Это расстояние необходимо учесть при выборе углов наклона лучей оптических датчиков.
Количество срабатываний системы на одной заправке газовых баллонов 75 раз. КПД 5,9% (из-за незначительной степени расширения).
Масса подвески сухая 3438кг (без поршней и штоков), запас прочности воздушно-гидравлического цилиндра 1,5, трубопроводов и силовых цилиндров 3,0 (при прeделе текучести материала 40кг/мм.кв). Толщина стенки 15мм.
Элементы подвески способны выдержать попадание 7,62мм пуль обычного типа даже при отсутствии бортовых экранов.
Возможны два варианта специальной гидропневматической подвески, обеспечивающей отрыв танка от грунта без помощи трамплина: свечной и рычажный. Однако разработка рычажного варианта весьма осложняется потребностью иметь подводящие трубопроводы большого проходного сечения, соединенные с качающимся силовым цилиндром. Поэтому ПОКА подробно рассмотрим свечную подвеску.
Свечная индивидуальная гидропневматическая подвеска выгодно отличается простотой устройства, неподвижностью рабочего цилиндра относительно корпуса танка, более низким потребным рабочим давлением при одинаковой массе танка и диаметре поршня. Однако она требует специального устройства для защиты поршня от боковых нагрузок (и перекоса), занимает большую высоту и не освоена в производстве.
В первом приближении будем считать распределение веса танка между катками равномерным.
Примем следующие конструктивные параметры подвески:
диаметр цилиндра 128,65мм (площадь 130см кв.), рабочий ход 400мм (рабочий объем 5,2л), имеется также резервный ход 80мм (т. е. танк способен опускаться на днище), диаметр воздушно- гидравлического цилиндра со сферическими днищами 257,3мм (площадь 520см кв.), длина 400мм (цилиндрической части), объем 29,719л. Рабочий силовой цилиндр подвески соединен с воздушно-гидравлическим двумя коленами четвертьтороидной формы (а=114,325мм) и соединительным патрубком длиной 120мм , вваренным в бортовую броню танка. Диаметр колен и патрубка равен диаметру силового цилиндра. Объем жидкости в коленах и патрубке 6,22875л, резервного хода 1,04л. При полностью выдвинутом рабочем поршне разделительный поршень воздушно-гидравлического цилиндра (ВГЦ) отстоит от его торца на 50мм. Общий объем жидкости в элементе подвески 19,5283л. Объем воздуха при полностью выдвинутом поршне 22,4л, при этом давление воздуха 39,1атм, а его масса при 20град. С 1,0554кг (при полном опускании танка на грунт объем 16,29л, масса 0,76752кг). Масса воздуха в элементах подвески регулируется. Подача воздуха осуществляется через индивидуальный ресивер компрессором высокого давления с промежуточным охлаждением, а сброс через отводной патрубок---электромеханическим клапаном с переменным проходным сечением. Количество жидкости в ВГЦ контролируется емкостным датчиком, одной из обкладок которого является разделительный поршень, а другой---днище цилиндра (ВГЦ). Сигнал датчика после преобразования и сравнения с заданным управляет положением электромеханического отводного клапана, при этом высота клиренса задается механиком-водителем. При динамическом воздействии (набегании катка на препятствие высотой, равной рабочему ходу подвески) масса воздуха не изменяется, а его давление возрастает до 56,63атм [в 1,45 раза, т. е. характеристика подвески достаточно мягкая и нелинейная, зависимость F(x) проходит по адиабате]. Подвеска обладает некоторой (незначительной) способностью к гашению колебаний корпуса танка за счет необратимого рассеивания энергии в адиабатическом процессе. Гашение колебаний на ходу с достаточной эффективностью можно осуществить двумя способами: установкой на крайних опорных катках телескопических амортизаторов с проходным поршнем и переменным рабочим ходом или введением в проточный тракт подвески дроссельного сопротивления. Однако амортизатор должен допускать быстрое осушение продувкой сжатым воздухом и затем быструю заливку, а дроссельное сопротивление должно быстро выдвигаться и вдвигаться в тракт подвески.
Собственно устройство, позволяющее преодолевать препятствия динамическим способом, состоит из следующих основных агрегатов:
1. Баллон со сжатым газом (метаном, рабочее давление 250 атм, объем 25л), редуктор с дистанционным манометром (давление на выходе 50атм) и подводящий патрубок с электромагнитным клапаном, присоединенный к задней крышке ВГЦ (на каждом эл-те подвески).
2. Тиристорная система зажигания, имеющая достаточное быстродействие и небольшие габариты. Т. к. система работает только на ходу танка, из нее м. б. исключен преобразователь постоянного тока в переменный. Управляющий сигнал на тиристор подается датчиком наличия препятствия. Система зажигания дублирована (по 2 независимых системы на каждый эл-т подвески). Свечи обеих систем вставлены в отверстия задней крышки ВГЦ.
3. Датчик наличия препятствия своим устройством и принципом действия подобен оптическому неконтактному взрывателю (ОНВ), применяемому в авиационных боеприпасах. Он включает в себя две простейшие оптические системы: излучающую и приемную. В фокусе объектива первой помещен светодиод или полупроводниковый лазер с модулятором, а второй --- фоторезистор. Фоторезистор соединен с преобразующей электрической схемой, позволяющей отделить модулированный высокой частотой полезный сигнал от помех. Обе оптические системы располагаются на нижней стороне ствола пушки. Стабилизатор пушки позволяет на ровной местности поддерживать постоянное расстояние от грунта. Оси оптических систем пересекаются на расстоянии около 2м от оси ствола впереди танка (на уровне грунта). Во время движения по ровному субстрату приемник воспринимает диффузное отражение модулированного излучения от грунта. При прерывании сигнала, вызванном провалом освещенного пятна в ров, замыкается реле, включающее через коммутатор одновременно все тиристоры систем зажигания.
4. Микропроцессор, формирующий команды для последовательного включения отдельных элементов системы и контролирующий их работу.
Система действует следующим образом: на подходе к препятствию механик-водитель выбирает относительно ровный участок местности и включает систему нажатием одной из двух кнопок (в зависимости от характера препятствия---горизонтальное или вертикальное). При этом процессор посредством исполнительных приводов производит необходимые подготовительные операции:
А) выдвигает из проточного тракта подвески амортизирующее гидравлическое сопротивление
В) выпускает часть воздуха из воздушно-гидравлического цилиндра и подает порцию газа (при этом клиренс танка уменьшается до минимального)
С) включает оптический датчик препятствия
D) контролирует параметры всех элементов системы при помощи встроенных датчиков и сравнивает их значение с эталонными интервалами, хранящимися в его памяти. При соответствии значений параметров допустимым интервалам процессор определяет состояние системы как «работоспособное».
Е) включает на рабочих местах всех членов экипажа зеленые сигнальные лампы и подает в шлемофоны звуковой сигнал высокого тона. Члены экипажа принимают позы, оптимальные с точки зрения переносимости вертикальных перегрузок [максимальное значение перегрузки достигает 7,87g, а среднее 6,65g; кратковременные ( 0,11сек) вертикальные перегрузки такой величины физиологически нормально переносимы даже нетренированным организмом при должной амортизации сидений].
F) если состояние системы оценено процессором как «работоспособное», то после подачи предупредительного сигнала он автоматически увеличивает подачу топлива для разгона танка до максимальной (или заранее установленной для преодоления данного препятствия) скорости. Функции механика-водителя сводятся к заблаговременному выбору рубежа включения системы и сохранению прямолинейного направления движения.
G) по достижении танком края рва (или оптимального расстояния до эскарпа) срабатывает соответствующий оптический датчик (см. выше) и танк отталкивается от грунта. Во время «полета» производится частичный выпуск горячего газа из ВГЦ через отводной клапан и патрубок с целью снижения жесткости подвески до уровня, обеспечивающего мягкое приземление.
Н) если состояние системы оценено процессором как «неработоспособное» (выход контролируемых параметров за допустимые пределы, одновременный отказ основных и резервных электрических элементов и т. п.), процессор включает на рабочих местах членов экипажа сигнальные лампы красного цвета и подает в шлемофоны предупредительный сигнал низкого тона. Затем он производит экстренное торможение тормозами и двигателем, и танк останавливается перед препятствием на безопасном расстоянии, после чего процессор автоматически переводит подвеску в обычный режим (продувает ВГЦ от горючего газа и приводит клиренс к нормальной высоте). Красные сигнальные лампы при этом отключаются.
Экипаж может принять меры для предотвращения поражения танка
огнем противника (постановка дымзавесы, отход задним ходом в укрытие и т. п.).
Это сообщение редактировалось 09.08.2006 в 17:46