ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И МОДЕРНИЗАЦИИ
МОТОРНО-ТРАНСМИССИОННЫХ УСТАНОВОК ТАНКОВ
О.А. Усов, А.П.
Кондратьев, Г.В. Долинин
(ВНИИтрансмаш)
Сборник
"Актуальные проблемы защиты и безопасности. Бронетанковая техника и
вооружение. Труды девятой Всероссийской научно-практической конференции"
Том 3. НПО "Специальных материалов" СПб.2006г. С.221-226
Отечественное танкостроение в
настоящее время находится в сложном положении. С одной стороны, происходит
процесс концептуальной переоценки роли и места танков в системе Вооруженных Сил
и, соответственно, выработки новых подходов при их создании. С другой стороны,
наличие в войсках определенного количества танков предыдущего последнего
поколения типа Т-72 и Т-90, экономические трудности и недостаточное финансирование
новых разработок привели к серьезному замедлению их развития.
В сложившихся условиях единственным
и наиболее эффективным для России становится направление повышения
военно-технического уровня наших танков, в том числе параметра подвижности за
счет их модернизации.
Основной танк Т-72 был принят на вооружение в 1973 году и в настоящее время
является самым распространенным в мире. Он стоит на вооружении не только в
России, но и в ряде стран ближнего и дальнего зарубежья. Однако до последнего
времени моторнотрансмиссионная установка (МТУ) оставалась без принципиальных
изменений за исключением применения более мощных двигателей.
Предлагаемый в статье вариант
совершенствования МТУ предназначен для серийно выпускаемых танков и
модернизации танков, находящихся на вооружении России и зарубежных стран. В
результате реализации предложений основные показатели, влияющие на подвижность
- удельная мощность на звездочке, тип механизма поворота, конструкция системы
управления, тормозные характеристики, легкость управления, эргономика, наличие
дублирующей системы управления и т.д., могут быть выведены на уровень танков
стран НАТО. Предложение базируется на уже выполненных работах и не требует
больших капиталовложений для проведения опытно-конструкторских работ и
освоения производства новых систем и узлов. Модернизация МТУ существующего
парка танков возможна в условиях танкоремонтных заводов или специализированных
ремонтных мастерских, так как работы, в основном, сводятся к замене узлов, что
наиболее приемлемо при проведении модернизации за рубежом.
В связи с тем, что подвижность
танков во многом зависит от типа механизма поворота и системы управления в
статье основное внимание уделено этим вопросам. Почти во всех современных
зарубежных и новых отечественных танках используется механизм поворота с
гидрообъемной передачей, который обеспечивает:
-
плавный, но быстрый вход в поворот с возможностью бесступенчатого регулирования
радиуса, что уменьшает вероятность заноса и позволяет точно отслеживать траекторию
движения;
- повышает точность стрельбы «с хода» и уменьшает вероятность потери цели при
маневрировании;
-
уменьшает усилие на органах управления и даже допускает управление одной рукой;
-
повышает быстродействие системы управления;
- повышает долговечность деталей и узлов бортовых коробок передач (БКП),
особенно фрикционных элементов (в 2 - 3 раза).
Для модернизации военно-гусеничных
машин (ВГМ) с бортовыми коробками передач и в первую очередь танков типа Т-72,
Т-90 в ОАО «ВНИИтранспортного машиностроения» (ОАО «ВНИИтрансмаш») разработана
оригинальная кинематическая схема механизма поворота с гидрообъемной передачей
(ГОП). Её особенность заключается в том, что при прямолинейном движении
передаточное отношение механизма поворота (МП) равно 1, что позволяет сохранить
БКП и входной редуктор.
Вторым важным решением является
замена механогидравлической системы управления на электрогидравличеекую с
программным управлением от электронного блока.
В ОАО «ВНИИтрансмаш» для танков типа Т-72, Т-90 созданы гидравлическая
схема и основные узлы управления - распределители, коробка плавности, клапанная
коробка, электрический избиратель и т.д.
Предлагаемая разработка обеспечивает:
-
синхронность и плавность переключения передач в левой и правой БКП;
- возможность трогания с места и переключения передач без выжима сцепления.
Для маневрирования в стесненных условиях сохранена возможность традиционного
управления с выжимом сцепления;
-
блокировку переключения передач при прохождении поворотов;
- включение понижающей передачи на отстающем борту при крайнем положении
штурвала (для 1,2,3 передач и передачи заднего хода - ЗХ), что позволяет выйти
на минимальные расчетные радиусы и существенно снизить установочную мощность
ГОПа. В этом режиме при включении 1-ой передачи или передачи ЗХ производится
разворот танка вокруг вертикальной оси.
Для сохранения подвижности танка
при выходе из строя электронного блока или системы электрооборудования
электрический избиратель дополнен механическим, который обеспечивает связь со
специальным гидравлическим устройством. В результате танк сохраняет
возможность движения и маневрирования на 1-ой передаче и передаче ЗХ.
С целью проверки работоспособности
узлов, функционирования схем и эффективности новых решений в ОАО
«ВНИИтрансмаш» разработан и изготовлен ходовый макет танка Т-90. Ограниченные
финансовые возможности и сжатые сроки выполнения работ потребовали
максимального сохранения штатных узлов танка Т-90 (двигателя, гитары, БКП,
крыши над трансмиссией, пакета радиаторов, систем воздухоочистки и выхлопа), а
также принятого в танке расположения маслобаков.
Компоновка моторно-трансмиссионного
отделения (МТО) выполнялась с сохранением штатной схемы размещения узлов и
размеров корпуса. Для размещения дополнительных новых узлов (МП с ГОП) принят
вариант с увеличением высоты крыши МТО на 120 мм. При рабочем проектировании с
отступлением от существующей компоновочной схемы высоту подъема крыши можно
уменьшить на 50-70 мм.
Из обслуживающих систем
существенной переделке подверглась вентиляторная установка:
- по компоновочным соображениям использованы два вентилятора диаметром 420 мм
производства ОАО «Курганмашзавод»;
-
в привод вентилятора введена управляемая гидромуфта оригинальной конструкции.
При достижении двигателем частоты вращения ~ 1800-1900 об/мин и выше увеличивается
коэффициент проскальзывания, что приводит к снижению частоты вращения вентиляторов.
В результате появляется возможность на эксплуатационных оборотах (1500-1900 об/мин) повысить на ~ 15 % частоту
вращения вентиляторов без опасения разрушения колес при забросе оборотов
двигателя до 2350 об/мин.
Кроме того, в МП введен
дистанционно управляемый с места водителя механизм отключения трансмиссии от
двигателя, что позволяет снизить сопротивление прокрутки при запуске холодного
двигателя ~ в два раза.
Остальные системы сохранены практически без изменений.
Оригинальным компоновочным решением является объединение в один блок:
-
непосредственно МП с ГОП, механизмом отключения трансмиссии и устройствами
соединения с БКП;
- вентиляторной установки, состоящей из двух вентиляторов и приводного
редуктора с гидромуфтой;
-
маслобака ГОПа.
Описанный блок МП устанавливается в
корпусе танка в двух бугелях с использованием штатного крепления гитары и
дополнительного бугеля у левого борта. Реактивный момент воспринимается
специальным рычагом, который жестко соединяет корпус блока с левым бугелем. На
рис. 1 представлена компоновочная схема МТО, а на рис. 2 и 3 - фотографии
модернизированной МТУ.
Испытания макетного образца
подтвердили его функциональные особенности, в том числе, возможность:
-
осуществления поворотов как с бесступенчатым регулированием радиуса
поворота на всех передачах, так и с минимальным расчетными радиусами на низших
передачах
(1...3) при переводе штурвала в крайние положения;
-
плавного, но быстрого с меньшей вероятностью заноса входа в поворот с
дальнейшим отслеживанием траектории движения в соответствии с положением
штурвала. В результате во время испытаний зафиксировано повышение средней
скорости движения. Так опытный водитель на макетном образце проходит «змейку»
по узкой бетонной трассе со скоростью на 19 % выше, чем при движении серийного
танка. Очень важно, что плавное изменение траектории движения способствует
повышению точности стрельбы «с хода» и уменьшает вероятность потери цели;
-
разворота танка вокруг оси на 1-ой передаче и передаче ЗХ при крайних
положениях штурвала, что повышает маневренность танка;
-
плавного троганья с места и переключения передач без выжима сцепления. Этот
способ вождения упрощает процесс управления, уменьшает утомляемость водителя и
способствует повышению средней скорости движения. При испытаниях макетного
образца водители, как правило, педалью сцепления не пользовались;
-
движения и маневрирования танка на 1-ой передаче и передаче ЗХ при выходе
из строя электронного блока управления за счет перехода на механогидравлическую
систему, что снижает уязвимость и повышает живучесть машины;
-
дистанционного отключения трансмиссии от двигателя для увеличения надежности
его пуска благодаря снижению сопротивления прокрутки;
-
поддержания температурного режима МТУ за счет отключения вентиляторов.
Серийные танки типа Т-90 и Т-80 с ГОП в МП перечисленными преимуществами не
обладают.
Разработанная и внедренная на
макетном образце электрогидравлическая система управления БПК и штурвальное
управление поворотом позволили существенно снизить усилия на органах
управления, улучшить эргономику и реализовать первый этап автоматизации
управления.
Итак, в ходе выполнения конструкторских проработок и испытаний макетного
образца:
1. Показана возможность
размещения механизма поворота с ГОП, узлов электрогидравлической системы
управления и новой вентиляторной установки в МТО танка Т-90 без принципиальных
изменений его корпуса.
2.
Подтверждены ожидаемые функциональные
преимущества танка с новыми
системами: легкость и точность управления, хорошая обратная
информативность, возможность автоматизации и, как следствие, повышение средней
скорости движения.
3. Установлено, что новые
решения, заложенные в ходовый макетный образец, могут
быть приняты за основу
для совершенствования МТО серийно выпускаемых танков Т-90 и модернизации
танков, находящихся в эксплуатации.
При дальнейшем совершенствования МТУ предлагается:
1.
Ввести автоматизированную систему управления движением путем доработки существующей
на макетном образце, для чего:
- установить на штурвале дополнительные клавиши переключения передач;
- ввести необходимые изменения в программу электронного блока.
Это мероприятие позволит упростить процесс управления, повысить четкость и
снизить утомляемость.
2.
Ввести дублированную систему управления движением с места командира. Это
может быть достигнуто в первую очередь путем внедрения электрической системы
управления ГОПом и подачей топлива.
Внедрение этого усовершенствования повысит боевые качества танка и его
живучесть.
3.
Выполнить конструктивное объединение в один агрегат блока МП с вентиляторной
установкой и гитары. В новой гитаре целесообразно установить нагнетающий насос
необходимой производительности с одновременной «ликвидацией» дополнительного насоса.
Кроме перечисленных узлов в состав блока целесообразно ввести маслобаки двигателя
и трансмиссии с одновременным изменением их положения в МТО - переносом баков
двигателя к левому борту, а трансмиссии к правому.
4.
Разработать и ввести усовершенствованный вариант вентиляторной установки,
для чего:
4.1. Ввести в привод вентиляторов многоступенчатый (или бесступенчатый)
управляемый редуктор,
позволяющий быстро отключать вентиляторы при
увеличении их частоты
вращения, близкой к максимально допустимой по
прочности колес и в момент интенсивного
разгона, а также изменять передаточное
отношение в зависимости от
выполняемых танком задач, скоростного и
нагрузочного режима работы
двигателя.
Это позволит:
- увеличить частоту вращения вентиляторов на ~ 15 % на режиме Nemax и на 30-35 % на режиме
Мкmax ;
- снизить частоту вращения вентиляторов при малых загрузках, умеренных и
низких температурах окружающего воздуха;
- отключать вентиляторы при разогреве, преодолении водных преград,
интенсивном разгоне.
4.2. Ввести необходимые изменения в программное
электронное управление с возможностью изменения температурного режима системы
охлаждения и режимов работы вентиляторов в зависимости от выполняемых танком
задач.
4.3.Увеличить диаметр колес вентиляторов с 420 мм до ~ 450
мм.
4.4.Изменить конструкцию вентиляторов - перейти на
высокопрочные литые колеса вентиляторов.
Внедрение перечисленных
мероприятий позволит повысить эффективность системы охлаждения, эксплуатационные
характеристики МТУ и, в частности, ее экономичность и улучшить разгонные
характеристики танка.
Реализация предлагаемых
технических решений позволит не только повысить уровень автоматизации
управления и улучшить эргономику, но и поднять основные показатели характеристик
подвижности модернизованного танка (или танка Т-90 с модернизованной МТУ)
практически до уровня лучших зарубежных танков без изменений корпуса танка и
серийных дорогостоящих узлов (БКП, двигателя, пакета радиаторов, воздухоочистителей
и т.д.).
Gur Khan: интересующиеся темой, наверняка помнят, что первая информация о работах по ГОПу в рамках одного из этапов ОКР "Мотобол", стараниями одного из непосредственных участников работ, прошла в Сети практически сразу после первого выезда танка с установленной на нем новой трансмиссией (за что ему большое спасибо). В Сети она продержалась не долго, ибо учитывая секретность проводимых работ, человеку посоветовали ее убрать от греха. Пользуясь случаем, выкладываю снова часть тех фото, что бы те кто не был в курсе, могли их оценить.