Обоснование требований к системе подрессоривания танка и БМПТ

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТАНКОВ И БМПТ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ БОЕВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Б.П.Лаврищев, Ю.Д. Перевозчиков, С.В. Рождественский

(ОАО «ВНИИтрансмаш», ФГУП «УКБТМ»)

Сборник "Актуальные проблемы защиты и безопасности. Бронетанковая техника и вооружение. Труды девятой Всероссийской научно-практической конференции" Том 3. НПО "Специальных материалов" СПб.2006г., C.190-197

В статье рассмотрены: условия работы экипажей объектов БТВТ, оценка времен­ных характеристик поиска цели и подготовки выстрелов, точности стрельбы с ходу и част­ных показателей огневой мощи, оценка показателей эргономичности и, в этой связи, требо­вания к системе подрессоривания танка и БМПТ.

Условия работы экипажа при ведении боевых действий

В процессе ведения боевых действий объекты БТВТ передвигаются в различных до­рожных условиях. Около 70% всего времени боевых действий составляют марши, при этом танки, БМПТ, как правило, двигаются по бездорожью. Экипажи объектов БТВТ в этих усло­виях подвергаются воздействию виброударных длительных перегрузок. На организм и бое­вую деятельность экипажей наибольшее влияние оказывают линейные вертикальные знакопеременные ускорения. Многолетними исследованиями установлено, что виброударные тан­ковые нагрузки, сочетающиеся с действием акустического шума и загазованностью боевого отде­ления при ведении стрельбы, вызывают существенное ухудшение большинства физиологичес­ких функций организма членов экипажа, снижают их умственную, физическую и профессиональную работоспособность. Так, при воздействии суточных виброударных танковых нагрузок ошибки воспроизведения интервалов времени (координация во времени при движении и стрель­бе) достигают 20%, снижение сенсомоторных реакций по управлению системами танка за счет только моторного компонента достигает 70%, продуктивности работы мозга - на 15...20%. [1] Средние значения наиболее часто встречающихся ускорений на рабочих местах чле­нов экипажа объектов БТВТ колеблются в пределах 0,2-1,5 g для танков типа Т-80Б(У), Т-72 и Т-90 (рис. 1) и могут достигать 3,0-7,0 g при единичных возмущениях преодолении препятствий типа валов, эскарпов, контрэскарпов, рвов, воронок. В случае «пробоя» передних и задних подвесок при преодолении препятствий импульсные ускорения в вертикальной плоскости длительностью до 200-300 мс могут достигать значений 13-14 g у механика-водителя и 8—10 g — у членов экипажа боевого отделения [1,2].

 Из членов экипажа наибольшим воздействиям ускорений подвержены механики-водители. Так при движении по среднеухабистой грунтовой дороге протяженностью 100 км со скоростью 25...30 км/ч для танков типа Т-72 и со скоростью 18...20 км/ч для танков Т-62 ускорение в 3 g возникают на месте механика-водителя в 20...25%, на месте командира - в 10-15% случаев. Продолжительные воздействия приводят не только к ухудшению общего состояния членов экипажа и снижению их работоспособности, но и ухудшают условия на­блюдения, управления вооружением и движением танка, в том числе из-за достаточно боль­шой вероятности утыкания пушки в грунт. Значительное влияние оказывает частота механи­ческих колебаний, особенно резонансная, под влиянием которых тела членов экипажей ко­леблются в тех же пределах. На рис.2 представлены значения вертикальных ускорений (сред­неквадратическое значение s и дисперсия D = σ²), действующих на наводчика танка типа T-64А при стрельбе на различных скоростях движения по грунтовой дороге [3] .

 Оценка временных характеристик поиска цели и подготовка выстрелов

При резонансных колебаниях головы амплитуда ее смещения может превышать амп­литуду колебаний приделов и приборов наблюдения, что приводит к перерывам в наблюде­нии и подготовке стрельбы, а в некоторых случаях такое наблюдение и ведение стрельбы становится невозможным из-за опасности удара головы о приборы.

С повышением скорости движения танка и дальности до цели увеличение времени поиска цели происходит в основном под воздействием вибраций поля зрения прицелов, ухудшающих разрешающую способность системы «глаз-прицел», и нарушения процесса на­блюдения вследствие возникающих перерывов в наблюдении из-за колебаний головы опе­ратора, смещения глаза с линии прицеливания и постановки пушки на гидростопор.

Разрешающая способность системы «глаз-прицел» зависит от типа стабилизации поля зрения (зависимая или независимая) и ее точности [1,3]. Для танков типа Т-55 и Т-62 разре­шающая способность системы при движении со скоростью -15 км/час снижается в 1,5-3,0 раза соответственно снижается и предельная дальность обнаружения цели. Для тан­ков типа Т-72 с приборами ТПДК-1 у наводчика и ТКН-3 - у командира разрешающая спо­собность системы снижается в 1,5...2,0 раза при скорости ~ 15 км/ч и в 2,5...3,0 раза при скорости движения -25 км/ч. Для танков типа Т-80 У и Т-90 с приборами 1Г46 у наводчика и ТКН-4С-у командира снижение составляет 1,5...2,0 раза при скорости движения 15...25 км/ч соответственно.

Перерывы в наблюдении появляются вследствие перемещения глаз наблюдателя, выхода изображения за пределы границ поля зрения при асинхронном колебании танка, оку­ляра прицела и глаз оператора. При перерывах в наблюдении больше минимального време­ни решения зрительной задачи (~2 с) наблюдатель (командир, наводчик) каждый раз после перерыва снова начинает поиск цели. Влияние перерывов в наблюдении на время, затрачиваемое на обнаружение целей, может быть оценено коэффициентом

K_t = t_{0 /} t₀₊∑ⁿ _i=1  t_{nepi   ,}

где t₀- время на обнаружение цели из неподвижного танка,

t_nepi - продолжительность перерывов в наблюдении,

i - количество перерывов в наблюдении за время разведки цели,

п - число циклов наблюдения.

Значение коэффициента К_t составляет в зависимости от скорости движения танков 0,40-0,25 для танков типа Т-55 и Т-62 при скоростях 15-20 км/ч, 0,50-0,35 - для танков типа Т-72 при скоростях 20-25 км/ч и 0,60-0,45 - для танков типа Т-80У и Т-90 при скоростях движения 25-30 км/ч)

Частота вибраций в движущемся объекте БТВТ находится в пределах 10-90 Гц, имен­но эта частота неблагоприятно отражается на функциях зрительного и вестибулярного ана­лизаторов организма членов экипажа. В результате этого и с учетом снижения разрешающей способности системы «глаз-прибор» и наличия перерывов в наблюдении время наблюде­ния, поиска и опознавание целей на дальностях 1500-2000 м при движении танков типа Т-55 и Т-62 со скоростью 15 км/ч увеличиваются в 5~7 раз, танков типа Т-72, Т-80 Б(У) и Т-90 при движении со скоростью -15 км/ч - в 2-3 раза, при движении со скоростью -25 км/ч - в 3-4 раза по сравнению с условиями работы с места. Время подготовки выстре­лов для этих сопоставимых условий возрастает на 30...50 % для танков типа Т-55 и Т-62 и на 20-30 % - для танков типа

Т-72, Т-80 Б(У) и Т-90.

Оценка точности стрельбы с ходу

Колебания корпуса танка при стрельбе с ходу, ударные и вибрационные перегрузки, действующие на стреляющего члена экипажа и на прицелы и узлы комплекса вооружения, приводят к снижению точности стрельбы с ходу по сравнению с режимом стрельбы с места. Важнейшим требованием, предъявляемым к комплексу вооружения современных танков типа Т-80У и Т-90, является обеспечение эффективной прицельной стрельбы с ходу на скоростях движения до 30-35 км/ч по пересеченной местности. Для реализации этого требования в системе управления огнем танка имеется стабилизатор вооружения, позволяющий сохра­нить заданное положение танковой пушки в пространстве, и баллистический вычислитель с датчиком входной информации для выработки углов прицеливания и упреждения с учетом поправок на отклонения условий стрельбы от нормальных - баллистических, метеорологических и топографических.

Угловые колебания корпуса танка в горизонтальной и продольной вертикальной плос­костях учитываются с заданной точностью стабилизатором вооружения. Баллистический вычислитель вырабатывает поправку на крен оси цапф пушки, учитывающую угловые коле­бания корпуса танка в поперечной плоскости, и упреждение на относительную угловую ско­рость цели, учитывающее линейные перемещения в этой плоскости.

Исследованиями [4,5,6] доказана необходимость учета или снижения за счет подвес­ки влияния линейных и угловых перемещений корпуса танка в продольной и вертикальной плоскостях, вызывающих дополнительные погрешности стрельбы с ходу.

Отраслевой методикой оценки точности стрельбы, являющейся составной частью межотраслевой методики [7] оценки военно-технического уровня танков, предусмотрена классификация и номенклатура составляющих погрешностей стрельбы из танка при стрель­бе с места и с ходу [6].

В табл. 1 представлены номенклатура и диапазон возможных значений основных групп составляющих погрешностей стрельбы бронебойным подкалиберным снарядом (БПС) современных танков. Как следует из таблицы, при стрельбе с ходу существенно возрастает составляющая погрешности наведения пушки в момент выстрела, зависящая от типа и точности стабилизации пушки и полей зрения прицелов, точности прицеливания и наведения прицельной марки и точности отработки привода. Все эти частные составляющие могут быть существенно уменьшены при минимизации колебаний корпуса танка, например, за счет активной подвески [8, 9].

Если погрешность вибрационного рассеивания снарядов из-за изгибной жесткости ствола при движении по нему снаряда практически не зависит от типа подвески, а опреде­ляется жесткостью, длиной ствола и весом снаряда, то составляющая дополнительного рас­сеивания снарядов из-за переносной скорости по вертикали при колебаниях корпуса танка может быть уменьшена за счет подвески танка.

Дополнительное рассеивание снарядов в вертикальной плоскости при стрельбе с ходу зависит от скорости движения танка и для танка типа Т-80У со штатной подвеской может достигать значений 0,06-0,21 мрад для БПС и 0,15-0,50 мрад для КС и ОФС при скоростях движения танка 10...40 км/ч соответственно. Для оценки дополнительного рассеивания БПС в вертикальной плоскости при стрельбе с ходу из-за колебаний корпуса танка может быть принята эмпирическая зависимость [5]:

δ_д.р.х. =0,005 V_T +0,01,

где V_T - скорость танка, км/час

По мере модернизации и совершенствования комплекса вооружения дополнительное рассеивание снарядов при стрельбе с ходу из-за колебаний корпуса ганка и линейных перемещений корпуса в вертикальной плоскости σ_д.р.х.  может достигать значений, сопоставимых с остальными составляющими погрешностями. Так при скоростях движения ~30 км/час до­полнительное рассеивание БПС на дальностях 2,0-2,5 км может составлять 50-60 % от тех­нического рассеивания δ_т.р, быть на уровне погрешностей технической подготовки пушки δ_т.р и превосходить значения погрешностей подготовки исходных установок δ_н.у.

Таблица 1

Номенклатура и значения основных составляющих погрешностей стрельбы БПС современных танков, мрад,

Составляющие погрешностей стрельбы	Диапазон значений (среднеквадратическое), мрад
	стрельба с места	стрельба с ходу
Техническое рассеивание снарядов (круговое)	0,27...0,23	0,27...0,23
Техническая подготовка пушки (круговое)	0,22...0,18	0,22...0,18
Подготовка исходных установок при стрельбе под курсовым углом 0° (круговое)	0,15...0,12	0,15...0,12
Наведение пушки в момент выстрела: - по BH	0,15...0,12	0,35...0,25
- по TH	0,15...0,12	0,40...0,30
Вибрационное рассеивание снарядов из-за изгибной жесткости ствола (круговое)	-	0,22...0,15
Дополнительное рассеивание снарядов по BH из-за переносной скорости при колебании корпуса танка	-	0,17...0,15

Для КС и ОФС дополнительные рассеивание δ_Δр.х.  может даже превосходить все из перечисленных основных составляющих погрешностей.

В качестве показателей оценки точности стрельбы в методике приняты:

-дальность действительной стрельбы (ДДС) - дальность в пределах которой обеспе­чивается с вероятностью 0,9 не менее одного попадания из трех выстрелов, что соответству­ет вероятности попадания одним выстрелом 0,55;

-вероятность попадания одним выстрелом на фиксированной дальности.

В табл. 2 приведены значения вероятности попадания одним выстрелом на дально­стях 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 км для различных ДДС, которые оцениваются для современных отече­ственных и зарубежных танков значениями 2,8-3,0 км при стрельбе с места и 2,2-2,5 км при стрельбе с ходу.

В целом, с учетом представленных данных, снижение точности стрельбы с ходу по сравнению со стрельбой с места может составить:

1.                  для танков типа Т-55 и Т-62 при скоростях движения 15-18 км/час - 1,5-2,0 раза,

2.                  для танков типа Т-72 -1,3-1,4 раза при скоростях движения танка 15-18 км/час и

1,5-1,6 раза -при скоростях 20-25 км/час,

3.                  для танков типа Т-80У и Т-90 при скоростях движения 25-30 км/час - 1,2-1,3 раза.

Приведенные значения частных показателей снижения эффективности стрельбы с ходу

по сравнению с режимом поиска и стрельбы с места подтвержден многочисленными экспериментальными данными 38 НИИИ MO, ОАО «ВНИИТРАНСМАШ» и других организаций [3,4,6,10,12].

Многолетний опыт проведения войсковых испытаний танков типаТ-55, Т-62, Т-64А, Т-64Б, Т-80Б, Т-80У, Т-72, Т-72А, Т-72Б в 1976,1978-1984гг. также подтверждает факт суще­ственного отличия эффективности ведения боевых действий и стрельбы с ходу [10].

Оценка частных показателей огневой мощи

Расчетно-теоретический аппарат оценки показателей огневой мощи (поисковых воз­можностей, быстродействия, точности стрельбы), входящий в межотраслевую методику оцен­ки военно-технического уровня (ВТУ) танков, разработанную в 1980 г. и доработанную в 1985 и 1994 гг.[7], не учитывает непосредственным образом влияние воздействия ударных и вибрационных перегрузок на работоспособность экипажа, но при оценке поисковых воз­можностей, точности стрельбы и быстродействия по установленным расчетно-эксперимен­тальным зависимостям влияния скорости движения на точность стабилизации пушки и прицелов и, как следствие, на точность и время прицеливания и наведения, позволяет провести оценку как и для штатных, так и для модернизируемых серийных и разрабатываемых объек­тов БТВТ.

Таблица 2

Значения вероятности попадания одним выстрелом для различных дальностей

действительной стрельбы

Значение ДДС,	Вероятности попадания на дальностях, км
KM	1,5	2,0	2,5	3,0
1,0	0,30	0,18	0,10	0 05
1,5	0,55	0,36	0,24	0,17
2,0	0,76	0,55	0,40	0,30
2,2	0,81	0,63	0,45	0,35
2,5	0,88	0,72	0,55	0,41
2,7	0,92	0,77	0,61	0,45
3,0	0,96	0,86	0,70	0,55
3,5	1,0	0,96	0,84	0,67

Так даже для модернизируемых танков типа Т-80У и Т-90 на дальностях стрельбы, предусмотренных ТТХ, отличия в частных характеристиках эффективности стрельбы сходу по сравнению со стрельбой с места составят:

 - по поиску целей типа танк на дальности 2500 м;

- по командиру и наводчику ~3,1 раза для оптических прицелов-приборов наблюде­ния и 1,7 раза для тепловизионных прицелов;

- по механику-водителю -3,0 раза для оптических приборов наблюдения;

- в целом по экипажу (по совокупности типов приборов- оптических, тепловизион­ных, телевизионных, электронно-оптических) ~ 2,2 раза;

- по точности стрельбы (вероятности попадания на предусмотренных TTT дально­стях) -1,2 раза;

- по времени на поражение (попадание) цели типа танк (с учетом снижения точности стрельбы и увеличения времени подготовки выстрелов) ~ 1,45раза.

Оценка показателей эргономичности

Ухудшение боевой деятельности экипажа вследствие влияния виброударных перегру­зок можно оценить по автономной методике оценки эргономических показателей объектов Б'ГВТ [7]. Комплексный показатель эргономичности К_орг. рассчитывается по отдельной самостоятельной методике и не входит в комплексный показатель военно-технического уров­ня (ВТУ) танков. Показатель К_орг.  рассчитывается для двух условий: в боевых условиях (коэффициент весомости 0,6) и для условий марша (коэффициент весомости 0,4) и учитывает :

1.Условия обитаемости (весомость показателя 0,3 - для боевых условий и 0,4 - для марша), показатели которой, такие как:

- механические колебания и перегрузки при движении танка,

- ударные ускорения при стрельбе существенно зависят от типа подвески и в значительной мере определяют условия обитаемости экипажа, а показатели:

- акустический шум на рабочих местах,

- комфортность микроклимата обитаемых отделений,

- загазованность обитаемых отделений не зависят от подвески и условий работы экипажа.

2.Уровень функциональной организации системы «машина-экипаж» (весомость по­казателя 0,3 - для боевых условий и 0,2 - для марша), показатели которой ( рациональность распределения функций между членами экипажа, уровень автоматизации разведки, управ­ление огнем и движением, дублированность управления) не зависят, в первом приближе­нии, от условий работы экипажа и качества подрессоривания танка.

3.Адекватность информационных и моторных полей членов экипажа (весомость показателя 0,2 для боевых условий и марша), показатели которой (рациональность построе­ния средств управления, логическая сложность и темповая напряженность деятельности членов экипажа, наличие пороговой и аварийной сигнализации и встроенной диагностики) можно также, в первом приближении, считать независимыми от условий работы экипажа и качества подрессоривания танка.

4.Рациональность пространственной организации обитаемых отделений (весомость показателя 0,2 для боевых условий и для марша), показатели которой также не зависят от рассматриваемых условий работы экипажа и типа подвески.

  Анализ методики оценки эргономичности объектов БТВТ с учетом изложенного по­казывает, что в зависимости от качества подрессоривания показатель эргономичности мо­жет изменяться на 19-20 % в худшую или лучшую сторону.

Требования к системе подрессоривания танка и БМПТ

Основное назначение подвески танка в бою - обеспечение нормальной боевой дея­тельности членов экипажа по управлению системами и агрегатами танка и ведению эффек­тивного поиска целей и стрельбы с ходу на скоростях движения по пересеченной местности до 35 км/ч за счет снижения уровня угловых колебаний и линейных знакопеременных виб­роударных перегрузок.

С точки зрения сохранения сенсомоторных реакций членов экипажа по управлению системами и агрегатами танка значения знакопеременных перегрузок на рабочих местах не должны превышать 0,l-0,2g, максимальные перегрузки при единичных возмущениях при преодолении препятствий -1g. Амплитуда продольно-угловых, поперечно-угловых и ли­нейных вертикальных колебаний должна быть уменьшена в 3-5 раз в диапазоне частот 0,3-3 Гц по сравнению с серийной подвеской. Необходимо исключить резонансные колеба­ния корпуса танка и на рабочих местах экипажа на частотах 0,5-5 Гц при скоростях движения по пересеченной местности до 35 км/ч.

Это обеспечит снижение вероятности утыкания пушки в грунт в 2-3 раза, уменьше­ние времени нестабилизированного состояния пушки вследствие ударов об упоры и поста­новки пушки на гидростопор в 3-4 раза (с 25 до 5-10%), сокращение перерывов в наблюде­нии за полем боя и поиска целей и подготовки выстрелов за счет уменьшения амплитуды и устранения резонансных частот колебаний системы «глаз-прибор», повышение точности стрельбы с ходу.

При обеспечении подвеской указанных требований также существенно улучшаются точностные характеристики стабилизаторов вооружения и контуров управления и слежения наводчиков. Так для серийного стабилизатора типа 2Э42 погрешности стабилизации пушки могут быть уменьшены в 1,5 раза (с 0,25/0,45 мрад до 0,16/0,30 мрад по ВН/ГН соответственно). В этом случае погрешность наведения пушки в момент выстрела smb, являющаяся одной из основных составляющих суммарной погрешности стрельбы, может быть уменьшена в 1,5 - 2,0 раза (с 0,20/0,30 мрад до 0,10-0,15/0,10-0,15 мрад по ВН/ГН соответственно), т.е, доведена до значений, меньших погрешностей технического рассеивания снарядов и сопо­ставимых с погрешностями технической подготовки пушки. Практическое устранение по­грешности дополнительного рассеивания снарядов по вертикали из-за переносной скорос­ти при вертикальных колебаниях корпуса танка (σ_др<0,05 мрад) обеспечит дополнительное повышение точности стрельбы на 20-25% по показателю дальности действительной стрель­бы, а для изд. 195 - на 15-20%, по сравнению с заданными значениями по ТТТ.

В настоящее время требования по обеспечению эффективной прицельной стрельбы с ходу на скоростях движения на 30,0-35,0 км/час предъявляются и к современным зарубеж­ным танкам. По имеющейся информации выполнение этих требований будет обеспечивать­ся за счет совершенствования подвески и системы подрессоривания танков типа М1А2 и «Леклерк».

Суммарное повышение точности стрельбы с ходу за счет реализации мероприятий по системе подрессоривания танков типа Т-90 и Т-80У может составить по ДДС на 400-500 м (-20%), по вероятности попадания на ≈14—16% на дальностях 2,0-2,5 км соответственно. Поисковые возможности экипажа танка при стрельбе с ходу будут практически на уровне поисковых возможностей при стрельбе с места.

Литература

1.Виброударные воздействия на экипажи танков и БМП - М, ЦНИИинформации, 1981г.

2. Александров А.О., Шпак Ф.П. Оценка погрешностей воспроизведения параметров колебаний корпуса ВГМ на аналоговом моделирующем комплексе. ВБТ, №4, 1988г.

3.Лайтхман И.Е. Исследования влияния возмущающих воздействий при движении ганка и структуры системы управления огнем на точность наведения танкового артиллерий­ского вооружения. ВНИИТМ, 1978г.

4.Андрусов А.В., Блинов В.П., Лаврищев Б.П. и др. Экспериментальное исследова­ние влияния топографических факторов на точность стрельбы из танка. - ВБТ, 1982г., №1.

5. Александров А.А., Блинов В.П., Лаврищев Б.П., Потемкин Э.К. Влияние колеба­ний корпуса танка на рассеивание снарядов при стрельбе с ходу.-ВБТ, 1988 г., №1.

6.Иванов И.К., Лаврищев Б.П., Потемкин Э.К., Соколов В.Я. и др. Основные факторы, влияющие на точность стрельбы из танка. - ВБТ, 1980г., №2.

7. Методика оценки военно-технического уровня основных танков. 1994 г.

8. Гендугов В.М., Озеров Б.H., Ругаль Н.М. Критерий эффективности подвески танков. - ВБТ, 1980, №6.

9. Абрамов Б.А., Бродский Л.Е., Кутузов В.К., Милов B.C. - Повышение точности стабилизации пушки за счет активной подвески ВГМ. - ВБТ, 1986, №2.

10.Лаврищев Б.П., Потемкин Э.К., Соколов В.Я. - Точность комплексов танкового вооружения по данным войсковых испытаний. - ВБТ, 1985, №4.

11.Павловский Р.И., Чубаренко А.И., Сафонов Б.С. Основы теории боевой эффектив­ности танков. - М., ЦНИИиформации, 1981.

12.Военные гусеничные машины. В 4-х т. Под редакцией Потемкина Э.К. - М., МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1992.