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] .
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
Kt
= t0 / t0+∑n i=1 tnepi
,
где t0- время на обнаружение
цели из неподвижного танка,
tnepi - продолжительность перерывов в наблюдении,
i - количество перерывов в наблюдении за время разведки цели,
п - число циклов наблюдения.
Значение коэффициента Кt 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]:
δд.р.х. =0,005 VT +0,01,
где VT - 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 σд.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 δт.р, быть на уровне погрешностей технической
подготовки пушки δт.р и превосходить значения погрешностей
подготовки исходных установок δн.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 δΔр.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 Корг.
рассчитывается по отдельной самостоятельной методике и не входит в комплексный
показатель военно-технического уровня (ВТУ) танков. Показатель Корг.
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 (σдр<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.