Исследовательские материалы к проекту

Исследовательские материалы к проекту

«Танк КВ»

 

 

Работу выполнил:   

Киреев Владимир

Лет,

обучающийся т/о «Я - дизайнер»

Педагог:

КЛАССИЧЕСКАЯ КОМПОНОВКА VS. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ

При разработке компоновки танка будущего возможны два пути: либо принятие за основу классической компоновки и дальнейшее повышение эффектив­ности вооружения, защиты, подвижности и манев­ренности танка, либо со­здание принципиально новой компоновки. В основном, современные танки имеют так называемую класси­ческую компоновку, при которой во вращающейся башне размещается основное вооружение, в кормо­вой части машины — силовая установка и трансмис­сия; командир танка, навод­чик и заряжающий располагаются в башне, а меха­ник-водитель — в отделении управления (в носовой части корпуса). Наряду с достоинствами, которые обусловливают ее широкое распространение, такой схеме присущи и недостатки. К ним относятся: высокий силуэт машины, так как надо обеспечить необходимые углы возвышения и снижения пушки и возможность заряжающему работать стоя, большие размеры башни, а также трудности созда­ния надежной защиты, во многом обусловленные разобщением экипажа. Работая над новыми компоновочными решения­ми, конструкторы стремятся всеми си­лами уменьшить забронированный объем танка, особенно его обитаемых отделений (боевого и уп­равления), поскольку именно эти части приходится защищать наиболее толстой и тяжелой броней. По­этому в качестве возможной альтернативы традици­онной компоновке рассматриваются другие схемы: танк без башни с установкой вооружения в корпусе (опытный образец «Леопард-3» с двумя орудиями); установка вооружения на вращающемся лафете на крыше корпуса или на выдвижном подъемном лафете в специальном вырезе. Наиболее реальной альтернативной компоновочной схемой является установка вооружения в низкосилуэтной необитаемой башне. Весь экипаж при этом располагается в корпусе, благодаря чему повышается его защищенность и уменьшается объем боевого отде­ления, а следовательно, размер и вес всей машины. В то же время указанная установка вооружения приводит к очень серьезным ограничениям, таким как отсутствие руч­ного заряжания, необходимость использования слож­ных систем обеспечения кругового обзора, трудно­сти устранения неисправностей пушки и задержек при стрельбе и т.д. Вариант с наружной установкой вооружения над корпусом с первого взгляда непривычен, но не так уж плох. Такой образец танка UDES 19 разрабатывался в Швеции, но несмотря на его высокие боевые характеристики работы были свернуты в 1991 г. из-за неприемлемой стоимости. Кроме того, в Швеции был создан опытный образец сочлененного танка UDEX XX-20, состоящего из двух шарнирно соединенных секций. В первой размещается экипаж и почти открыто – 120-мм пушка (как на французс­ком АМХ-13). В задней секции находится силовое отделение и баки с горючим. За счет такой компоновки шведские специалисты по­лучили хорошую защиту экипажа, проходимость и мощное вооружение, ограничив при этом боевую массу 25 тоннами. При этом в условиях полигона танк развивал скорость 60 км/ч, так как обеспечивал вдвое меньшее удельное давление на грунт, чем обычные гусеничные машины того же веса. Потенциальные заказчики отказались от машины не из-за каких-то явных недостатков, а просто из-за общей новизны проекта.

 

КОМАНДНАЯ УПРАВЛЯЕМОСТЬ

Повышение эффективности боевого применения танков происходит не только за счет улучшения боевых характеристик отдельных танков, но и командного взаимодействия, ведь танк выполняет боевую задачу не самостоятельно, а как часть более сложных систем. Такая характеристика как «командная управляемость» появилась недавно. Она характеризует возможность экипажа принимать и передавать информацию, необходимую для выполнения боевой задачи. Для этого танки будущего должны быть оснащены боевыми информационно-управляющими системами, интегрированными с автоматизированными системами управления войск. Подобные системы уже сейчас применяются на последних модификациях западных танков: Abrams M1A2, Leclerc Tropic и Leclerc S21, проходят испытания на танках Leopard Revolution и 2A7+.

 

ЗАЩИТА И ЖИВУЧЕСТЬ

Создание более мощных и разнообразных по прин­ципам действия противотанковых средств, а также увеличение вероятности поражения танков сверху заставляет конструкторов уделять значительное вни­мание повышению их броневой защиты и живуче­сти. Разработка универсальной, отвечающей совре­менным и перспективным требованиям броневой защиты представляет собой трудноразрешимую про­блему. Однако, судя по публикациям в западной военной печати, резервы улучшения защитных свойств брони далеко не исчерпаны. В настоящее время про­должаются работы по созданию новых многослой­ных броневых конструкций на основе более проч­ных материалов. На броневую защиту современных танков в сред­нем приходится около 50% их веса. Броневой ма­териал распределяется по поверхности танка таким образом, чтобы наибольшую толщину (с учетом на­клона и поворота деталей) имели лобовые части корпуса и башни в пределах курсового угла по горизон­ту примерно ±30°, поскольку раньше наибольшая вероятность обстрела танка приходилась именно на этот сектор. Однако в настоящее время в связи с появлением новых противотанковых средств значительно возросла вероятность поражения танка сверху. Так как борта и крыша танка имеют большую пло­щадь, невозможно добиться повышения их защиты простым наращиванием толщины брони при суще­ствующих весовых ограничениях. В то же время за­рубежные специалисты подчеркивают, что из-за ро­ста количества и, что самое важное, эффективности традиционных наземных противотанковых средств было бы глупым ослабить защиту лобовой проекции, сняв часть броневого материала с целью усиления бортов и крыши. Напротив, по их мнению, необхо­димо ее дальнейшее улучшение. Если же по всем зонам сразу нарастить бронирование, усилив защиту до уровня лобовой брони, масса танка вырастет до 180 тонн, что является заведомо тупиковым решением. Если дальнейшее наращивание толщины брони танка представляется неприемлемым, то можно изменить состав сплава. Этот способ применялся на протяжении всей истории существования бронетехники. Перспективной представляется методика «Super Bainite», разработанная британскими учеными. Суть технологии заключается в так называемой изотермической закалке. Это значит, что сперва броневой лист прогревается до температуры около тысячи градусов по Цельсию, а затем охлаждается до 250-300°. При более низкой температуре заготовка выдерживается в течение нескольких часов и далее плавно охлаждается до температуры окружающей среды. Этим устраняются микротрещины в металле. В зависимости от используемого сплава, возможно увеличение эффективности защиты на десятки процентов. Еще один метод связан с существующими технологиями. Давно известны такие способы упрочнения металла, как цементация, азотирование, борирование и т.п. процессы химико-термической обработки. В последние годы наибольший интерес ученых вызывает именно азотирование. Насыщение поверхностного слоя металла азотом с последующим образованием нитридов значительно увеличивает твердость поверхности и, как следствие, повышает уровень защиты бронелиста. Современная азотированная стальная броня при одинаковом уровне защиты с необработанным металлом имеет на 25-30% меньшую толщину. Помимо металлической брони может применяться керамическая. Плитки из карбидоборных, корундовых или карбидокремниевых материалов способны обеспечить достаточный уровень защиты и при этом весят меньше, чем соответствующая стальная деталь. Недостаток керамической брони заключается в том, что под действием снаряда она растрескивается и теряет большую часть своих защитных свойств, в отличие от стали, которая просто «вдавливается». Поэтому в настоящее время керамика может использоваться как элемент многослойной брони обязательно в сочетании с другими материалами. По-видимому, танк будущего будет оснащен композитной броней, как обеспечивающей наиболее эффективную защиту за счет рационального сочетания различных защитных материалов. Одними из самых простых и распространенных в последнее время видов подобной защиты являются системы, состоящие из металлических листов и керамических плиток. Плитка принимает на себя удар поражающего элемента, а металл окончательно гасит его энергию. Более сложной и эффективной является многослойная броня, наиболее прогрессивным образцом которой на сегодняшний день является английская броня «Чобхэм». Точный состав этой брони до сих пор засекречен, но по данным из открытых источников, она состоит из нескольких перемежающихся слоев металлических листов, полимерных блоков и керамических плиток. Устойчивость к кинетическому воздействию бронебойных снарядов у «Чобхэма» такая же, как и у обычной брони. Зато защита от кумулятивного воздействия (РПГ, ПТУРС) существенно выше. Бронирование «Чобхэм» устанавливается на последние модели английских и американских танков. Перспективный танк MCS и 6 зон защиты В последние годы российскими специалистами из НПЦ «Сплав» была создана концепция т.н. дисперсно-керамического бронирования.

 

 

 

Такая система состоит из трех слоев: декоративного, дробящего и задерживающего. Декоративный и задерживающий выполняются из плоских панелей, а дробящий состоит из небольших цилиндров или многоугольных призм с закругленными торцами. Попадающий в дисперсно-керамическую броню снаряд, пробивая декоративный слой, теряет часть своей энергии и сталкивается с призмами дробящего. Разрушение призм дробящего слоя также отнимает немалую часть энергии боеприпаса. Кроме того, из-за особой формы элементов слоя, разрушается и сам снаряд. Внутренний задерживающий слой принимает на себя удар осколков снаряда и призм. Дисперсно-керамическое бронирование имеет ряд характерных особенностей, которые могут оказаться полезными в будущем. Поэтому работы по этой тематике идут полным ходом. Еще одним распространенным способом усиления защиты танка является навеска дополнительных бронемодулей. Примером такой защиты является немецкая броня MEXAS. В модулях используется керамика, полимеры и металл. Производитель особо отмечает, что модули брони MEXAS в весовом отношении в два раза эффективнее гомогенной брони. Заказчикам предлагается три степени бронирования. В средине 2000-х годов на базе MEXAS создана более совершенная броня AMAR, имеющая более высокие показатели защиты. Самым необычным и перспективным типом брони на сегодняшний день является электромагнитная защита. Концепция электромагнитного бронирования подразумевает подключение двух металлических листов к конденсаторной системе. Между листами находится полимерный или керамический изолятор. Попав в такую бронепреграду, снаряд замыкает электрическую цепь и изменяет траекторию движения из-за воздействующих на него электромагнитных сил. Кроме того, при определенной мощности подаваемого на пластины тока снаряд может попросту разрушиться. Возможности электромагнитной брони выглядят заманчиво, но главная проблема при ее внедрении та же, что и в случае с электромагнитной пушкой – источник энергии. В настоящее время ни один танк не способен обеспечить работу электромагнитной брони. Зато по этой же схеме уже сейчас может быть реализована другая полезная технология – анализ состояния бронезащиты танка. Аппаратура самодиагностики сможет самостоятельно определять поврежденные места в бронезащите и степень их разрушения, благодаря чему экипаж сможет принимать решения в бою, основываясь на информации о состоянии защиты своего бронирования. В любом случае, невозможно обеспечить защиту современного танка в бою одним лишь повышением возможностей брони. Наиболее целесообразным представляется комплексный подход к защите танка, разрабатываемый специалистами передовых стран. Согласно американскому варианту комплексного подхода, существует шесть зон, или рубежей защиты танка: 1. Избежать столкновения. 2. Избежать обнаружения. 3. Избежать захвата на сопровождение. 4. Избежать попадания. 5. Избежать проникновения. 6. Избежать поражения. Защита в первых трех зонах сводится к концепции: «видеть первыми – реагировать первыми». Защита в первой зоне достигается путем общей ситуационной осведомленности командира танка. Это будет достигаться включением танка в общую информационную сеть, объединяющую множество разнообразных разведывательных средств: спутники, БЛА, датчики обнаружения техники, роботизированные машины и др. Во второй зоне ключевыми элементами защиты являются снижение излучения танка в оптическом, тепловом и радиолокационном диапазонах, применение «стелс-технологий».

 

 

Чтобы снизить степень заметности, используются камуфлирующая окраска, специальные маскировочные комплекты, радиопоглощающие и теплоизоляционные покрытия, подруч­ные средства. САЗ "Trophy" на танке "Меркава" Mk.4 Избежать захвата на сопровождение помогают меры радиоэлектронного противодействия, постановка дымовых, аэрозольных завес и отстрел ИК-ловушек. В связи с появлением противотанковых средств, наводимых в цель по лучу лазера, для танков разра­батываются специальные средства регистрации ла­зерного облучения. Они устанавливаются на танки, чтобы дать экипажу возможность своевременно при­нять защитные меры, например, с помощью быст­родействующих маскировочных средств. Для предотвращения гибельного «дружеского огня» необходима установка систем опознавания «свой — чужой», которые должны быть совместимыми с при­борами аналогичного назначения, уже применяемы­ми в авиации и других родах войск вместе с систе­мой АВАКС и элементами космической разведки. Защита в четвертой зоне должна обеспечиваться системой активной защиты танка. Она должна уничтожать на подлете к танку реактивные гранаты и ПТУР, которые в современных локальных войнах являются основными средствами поражения бронетехники. Существует несколько способов обнаружения подлетающих к танку ПТУР, наиболее перспективным из которых является радиолокационный. Однако его использо­вание связано с наличием ряда проблем. Основная из них связана с трудностью выделения отражен­ного от ракеты слабого сигнала на фоне окружаю­щей местности. Большим недостатком радиолокаци­онных систем является их высокая помехоуязвимость. Кроме того, активная локация сильно демаскирует танк и позволяет противнику обнаруживать источ­ник излучения на большой дальности и затем по­ражать его с помощью управляемых снарядов, ис­пользующих самонаведение по радиолокационно­му излучению. Тем не менее, специалистами передовых стран мира, все эти проблемы, по-видимому, успешно решены. В настоящее время известны две действующие танковые САЗ: американская система “Quick Kill” и израильская “Trophy”. Обнаружение и сопровождение в этих САЗ осуществляется РЛС. Поражающим элементом САЗ являются противоракеты, запускаемые в сторону подлетающего боеприпаса, и поражающие его осколочным полем или направленным взрывом. Задача определения момента выстрела решается блоком управления. Пятый пункт – «избежать проникновения» – уже рассматривался выше. Это броневая и динамическая защита. И, наконец, шестой пункт: если броня уже пробита, то нужно максимально снизить вероятность поражения экипажа, повреждения жизненно важных систем танка и детонации боекомплекта. Для этого предусматриваются меры до локализации повреждений, например, во внутреннем пространстве танка устанавливаются непроницаемые перегородки с целью отделить боеприпасы и топливо от обитаемых отделений. Кроме того, используются системы подавления пожара и взрыва. Так, на современных танках устанавливаются автоматические быстродействующие противопожарные системы, например «Грейвинер» разработки Великобритании и ФРГ, или «Спектроникс» израильского, производства, позволяющие обнаружить возгорание и подавить его всего за 80—150 мс, то есть еще до того, как оно превратится в настоящий пожар. Экипаж должен располагаться в глубине танка, в корпусе, а не в башне и быть максимально прикрыт различными механизмами. В израильских танках серии «Меркава», считающихся одними из наиболее защищенных в мире, экипаж дополнительно прикрыт двигателем, который расположен в передней части танка. В перспективных российских танках предполагается размещать экипаж в специальной бронекапсуле.

ПОДВИЖНОСТЬ

В мировом танкостроении продолжает оставать­ся актуальной задача повышения показателей под­вижности танков, прежде всего их динамических качеств и маршевых скоростей. Для ее решения со­вершенствуются существующие и создаются новые двигатели, трансмиссии, элементы ходовой части. Ввиду того что подвижность танков в большой степени определяется мощностью двигателя, продолжаются исследова­ния в плане создания образцов, обладающих большим запасом мощности. Вместе с тем с учетом реально действующих ограничений специали­сты считают, что у перспективных танков сохра­нится значение удельной мощности на уровне 25—30 л.с/т при жестких габаритно-весовых ограни­чениях на моторно-трансмиссионную установку. При этом все большую часть мощности двигателя будут «съедать» усложняющиеся электросистемы танка. Если сейчас потребность танка в электроэнергии составляет 35 кВт, то на перспективных танках эта цифра увеличится до 50 кВт. Масса танков также имеет тенденцию к увеличению. Поэтому для обеспечения высокой динамики танков будущего придется наращивать мощность их двигателей. В обозримом будущем в качестве силовой установки танка будут продолжать использоваться дизельные и газотурбинные двигатели (ГТД). К преимуществам ГТД относится возможность достижения большей мощности при одинаковых с дизелем размерах, меньший вес, сравнительная про­стота конструкции, а также более высокая характеристика крутящего момента (проще говоря, скорость разгона, что может быть критичным при маневрировании в бою). Однако расход топли­ва современных ГТД по сравнению с дизелями рав­ной мощности выше примерно на 50 — 80%. Кро­ме того, во время работы они потребляют пример­но в 3 раза больше воздуха, что повышает требования к его очистке и, следовательно, вызывает дополни­тельные конструктивные расходы объема и веса. По­этому в настоящее время продолжаются работы над двигателями обоих типов. Как считают специалис­ты, возможности совершенствования дизелей еще далеко не исчерпаны. Современные танки оборудованы в основном тор­сионной подвеской. В ней используются гидравли­ческие демпфирующие устройства (на танке «Леопард-2» — фрикционные). Совершенствование тех­нологии производства торсионных валов позволило резко увеличить их допустимую нагрузку и получить большие динамические и полные ходы опорных катков. Например, у танка «Леопард-2» полный ход опорных катков составляет 520 мм, что позволив ему сохранить при движении по пересеченной местности хорошую плавность хода. Российский Т-90 с торсионной подвеской способен совершать головокружительные прыжки с трамплина. Вряд ли эта способность представляет ценность в бою, но возможности подвески российского танка характеризует хорошо. Перспективной считается гидропневматическая подвеска (ГПП). Она уже используется на некоторых зарубежных танках (британский «Челленджер», японский «Тип 74»). Гидропневматическая подвеска обеспечивает лучшие (с точки зрения колебательного режима) условия для экипажа и ору­жия. Кроме того, основные узлы ГПП монтируются снаружи и не требуют дополнительного места внут­ри корпуса. Такое размещение облегчает их замену в случае боевого повреждения. Продолжаются работы по совершенствованию элементов гусеничного движителя. Основными на­правлениями этих разработок являются создание системы автоматического регулирования натяжения гусениц, увеличение ресурса гусеничных лент и ве­дущих колес, уменьшение вероятности сброса гусе­ниц при движении, упрощение обслуживания.

Исследовательские материалы к проекту

«Танк КВ»

 

 

Работу выполнил:   

Киреев Владимир

Лет,

обучающийся т/о «Я - дизайнер»

Педагог: