Помоги проекту - поделись книгой:
Аналогичные разработки велись и в Соединенных Штатах Уолтером Кристи в 1922 — 1927 годах. Примерно в то же время и во Франции оборудовали поплавками и гребным винтом танк «Рено FT». В Польше в 1926 году осуществили «проект WB-Ю» профессора Л. Эбермана. Но все эти машины были очень далеки от совершенства и в серию не пошли.
Только в 1929 году в Англии построили надежно плавающий танк, разработанный фирмой «Виккерс- Армстронг», который принято считать родоначальником всех машин такого класса. Назвали его «танк-амфибия Виккерс — Карден-Ллойд», типы А4Е11 и А4Е12. Амфибия удерживалась на плаву за счет максимального облегчения веса, дополнительных баков, установленных под днищем корпуса, поплавков-надкрылков из базальтовой древесины размерами 203 — 254x3962 мм, укрепленных над гусеницами, и имела корытообразный корпус. Гребной винт работал от коробки передач. Повороты на плаву обеспечивал руль.
В нашей стране в 1919 — 1920 годах на Ижорском заводе в Петрограде также были разработаны чертежи танка-амфибии под названием «Теплоход АМ».
В 1932 году по заданию командования Красной Армии в Англии закупили восемь плавающих танков-амфибий. На их основе спроектировали и разработали в КБ-3 «Оружобъединения» образец под индексом Т-33 (ведущий конструктор Н.А. Гинзбург), который, правда, мало чем отличался от английского прототипа. Тогда же в Ленинграде на заводе «Большевик» изготовили опытный экземпляр машины.
Вслед за Т-33 в ленинградском Опытном конструкторско-машиностроительном отделе завода имени К.Е. Ворошилова (ОКМО) создается плавающий танк Т-37. 11 августа 1933 года его приняли на вооружение Красной Армии. Уже до конца года было изготовлено 39 машин. По результатам испытаний на подмосковном заводе № 37 под руководством Н.Н. Козырева разработали улучшенный его вариант под индексом Т-37А. Ходовую часть оставили прежней, при этом удачно применили новые компоновочные решения, заложенные в танке Т-41, спроектированном на том же предприятии.
Т-37А серийно выпускался в 1933 — 1936 годах. Было изготовлено более 1900 линейных машин, 640 радиотанков Т-37ТУ, оснащенных радиостанциями, 75 химических машин БХМ-4. Танк активно использовался в армейских частях РККА.
На базе арттягача
В июне 1938 года военный инженер А. Кравцев переводится в Москву, в Автобронетанковое управление РККА. Здесь он принял непосредственное участие в создании телеуправляемой группы танков- подрывников на шасси Т-26, способных подвозить тяжелые фугасы к фортификационным сооружениям противника и взрывать их, разрабатывал воздухоочистители типа «циклон» и «мультициклон» для двигателей танков Т-34 и КВ, а также устройства для постановки дымовых завес.
К работе над переправочными средствами А. Кравцев смог вернуться только после окончания Великой Отечественной войны. Анализируя богатый военный опыт, инженер отчетливо представлял возросшие требования к мобильности воинских подразделений, понимал необходимость создания принципиально новых машин подобного назначения.
Существующие переправочные средства тогда доставлялись в основном в разобранном виде, а приведение их в боевую готовность было весьма трудоемким. Транспорт, перевозивший эти средства к месту назначения, имел ограниченную проходимость, и зачастую на берег они просто приносились бойцами на руках. Погрузка десанта велась уже на воде. А. Кравцев считал, что новые машины должны быть автономными, иметь высокую проходимость в условиях бездорожья и в местах выхода к водной преграде, рационально использовать силовую установку на суше и воде, быстро переводиться экипажем из походного положения в рабочее, производить погрузку и выгрузку переправляемой техники и личного состава как у уреза воды, так и вдали от водной преграды. К тому же они должны иметь средства внешней связи, эффективную водооткачивающую систему, противопожарные средства.
По штатам 1947 года стрелковая дивизия, например, располагала 76-мм, 85-мм и 100-мм пушками, 122-мм и 155-мм пушками-гаубицами, минометами калибра до 160 мм, автомобилями ГАЗ-67, ГАЗ-51, ГАЗ-63, ЗИС-150 и ЗИС-5. Для переправы такой тяжелой техники требовались плавающие транспортеры. Кроме того, для быстрого освоения промышленностью была необходима максимальная унификация грузовой амфибии с отечественной автотракторной техникой. Все эти соображения и легли в основу тактико-технических требований к транспортно-переправочному средству, предложенному А. Кравцевым к разработке.
К первым эскизным проектам он приступил в 1945 году. В его активе был опыт создания переправочных средств во время службы на Дальнем Востоке, практика применения в нашей армии американского трехосного полноприводного плавающего автомобиля GMC DUKW-353. Но даже и этот вездеход при сниженном давлении в шинах имел невысокую проходимость на песчаных и болотистых берегах. Конструктор все больше склонялся к идее использования гусеничной машины. Ее преимущества в сравнении с плавающим колесным транспортером становились очевидными.
Перспективной базой для реализации своих задумок А. Кравцеву представлялся гусеничный артиллерийский тягач мытищинского завода № 40, незадолго до этого запущенный в производство.
Однако анализ первых компоновочных решений показывал, что в существующем виде размеры кузова тягача (3x2,4 м) не позволят перевозить орудия дивизионной артиллерии. Высота кузова (1,16 м) также могла создавать трудности при погрузке техники. Но главным оказалась невозможность переправлять грузы массой более 3 т, настолько тяжелой была его собственная рама шасси. К тому же компоновка машины с передним расположением двигателя вызывала сильный дифферент на нос при движении незагруженного транспортера на воде. Установка открытого гребного винта в корме могла привести к его повреждениям. Неудовлетворительным был и обзор с места механика-водителя: «мертвая» зона составляла 12,5 м.
В то же время привлекали налаженное крупносерийное производство тягача, надежность многих его узлов, проверенных в эксплуатации. Это позволяло использовать основные агрегаты тягача: двигатель, коробку передач, узлы ходовой части при компоновке машины, отвечающей разработанным тактико-техническим характеристикам.
Известно, что при создании любой крупногабаритной техники существенным оказывается выполнение ограничений железнодорожной транспортировки. Для создаваемой машины могла бы использоваться 18-тонная двухосная платформа с шириной между бортами 2,74 м, но для крепления необходимо было оставлять зазоры между гусеницами и бортами около 70 мм. Согласно теории управляемости гусеничных машин оптимальное соотношение длины опорной поверхности гусеницы к колее лежит в диапазоне 1,8 — 2.
Исходя из этого А. Кравцев предложил второй вариант компоновки. При ширине выбранного трака 300 мм ширина колеи машины получалась 2,3 м, а максимально допустимая длина опорной поверхности — 4,6 м. Особенностью второго варианта стали уменьшение погрузочной высоты транспортера до 450 мм и размещение гребных винтов в тоннелях над гусеницами. При перевозке грузов массой 3 т транспортер имел бы заметный дифферент на корму, что улучшало условия работы гребных винтов. Но при движении порожняком переднее расположение моторно-трансмиссионного отделения (МТО) приводило бы, наоборот, к дифференту на нос и зарыванию машины в воду. Неудовлетворительной получалась эпюра распределения давления ходовой части незагруженного транспортера на грунт, что отрицательно влияло на скорость его движении по суше.
В третьем варианте компоновки удалось получить размеры грузовой платформы 3,7x2,4 м, оставив МТО в передней части. Гребные винты перекочевали в корму машины, погрузочная высота при этом увеличилась до 950 мм. Винты работали в лучших условиях, чем во втором варианте, но и при таком расположении не исключалось их повреждение. Центровка транспортера с грузом улучшилась, однако порожняком транспортер двигался на воде с большим дифферентом на нос. Несмотря на то, что ширина грузовой платформы увеличилась, она все же не позволяла перевозить автомобили ЗИС-151 и ГАЗ-63.
В четвертом варианте двигатель занял место впереди, трансмиссия расположилась под центром грузовой платформы, а бортовая передача с ведущими звездочками — в корме. Гребной винт в кольцевой насадке установили на консоли кормы. Управление на воде осуществлялось отклонением насадки от продольной оси. В походном положении консоль приподнималась. Этот вариант компоновки позволил довести длину грузовой платформы до 4,1 м, что обеспечило использование транспортера для переправы 76-мм и 85-мм пушек и автомобиля ГАЗ-67. Улучшилось распределение нагрузок по опорной поверхности, существенно удалось снизить дифферент на нос при движении незагруженного транспортера на воде.
В пятом варианте компоновки А. Кравцев развернул МТО поперек корпуса машины, как на танке Т-44. В результате длина грузовой платформы увеличилась до 4,8 м. Винт с кольцевой насадкой на консоли был вынесен за корму. Но компоновочное решение, удачное для танка, оказалось неприемлемым для плавающего транспортера: по сравнению с предыдущим вариантом резко ухудшилось распределение нагрузок по опорной поверхности, нос получился перегруженным, плавание незагруженной машины стало практически невозможным.
В шестом варианте МТО сдвинули к корме, хотя двигатель и трансмиссия, как и в предыдущем случае, размещались поперек корпуса, гребной винт в насадке установили на поворотной консоли. Экипаж располагался впереди в двух отдельных кабинах, загрузка транспортера производилась через носовую аппарель. Но опять-таки обнаружились существенные недостатки. Удалось увеличить длину грузовой платформы еще на 300 мм, но ширина ее уменьшилась до 1,4 м, что позволяло переправлять только личный состав и артсистемы. При спуске с крутого берега машина могла зачерпнуть воду через переднюю аппарель из- за недостаточной в этот момент плавучести. Переднее расположение грузовой платформы заставило для безопасного движения на воде установить развитый волноотбойник, который ухудшал и без того плохой обзор с места механика-водителя.
После анализа еще нескольких других вариантов стало ясно, что для переправы через водные преграды тяжелых артсистем, автомобилей типа «Студебеккер» и ЗИС-151 грузовая платформа транспортера должна быть длиной не менее 7 м (при максимальной его ширине 3,15 м), то есть составлять 90% от его длины. Это привело к появлению очередного — седьмого варианта компоновки со следующими параметрами: общая длина — 7,85 м, ширина колеи — 2,3 м, размеры грузовой платформы — 5,55x2,6 м МТО находилось в центре машины под грузовой платформой, гусеницы приводились в движение звездочками, расположенными в носовой части, два гребных винта и рули устанавливались в тоннелях в корме машины. Привод винтов и гусениц осуществлялся карданными валами, проходящими под настилом грузовой платформы. Экипаж транспортера при этом должен был располагаться под погруженным на него автомобилем. Такое компоновочное решение ранее нигде не использовалось. Все дальнейшие проработки велись А. Кравцевым в этом направлении.
Проблемы конструктора
Проекты А. Кравцева по созданию гусеничного плавающего транспортера нашли поддержку у армейского командования, и для продолжения исследований приказом заместителя министра Вооруженных Сил СССР № 093 от 3 декабря 1947 года создается Особое конструкторское бюро Инженерных войск (ОКБ ИВ).
После определения основной компоновочной схемы и габаритных параметров машины в ОКБ приступили к решению следующей, не менее важной задачи — созданию кузова: легкого, прочного, герметичного, с вместительной грузовой платформой, приемлемой гидродинамикой, технологичного в производстве, надежного в эксплуатации.
Поскольку отечественного аналога не существовало, а сведения о зарубежных машинах были крайне скудны, свои поиски коллективу А. Кравцева пришлось начать практически с нуля: отсутствовали теоретические исследования гидродинамики гусеничных и колесных плавающих машин, методики расчета и технологии изготовления тонкостенных металлических конструкций таких размеров; не было практического опыта перевозки транспортерами по суше и на воде артиллерийских систем и автомобилей массой около 5 т с большими динамическими нагрузками, погрузки, разгрузки и швартовки перевозимой техники; не существовали эксплуатационные требования к конструкции, срокам службы и ремонтопригодности амфибийной машины.
В основании цельносварного водоизмещающего корпуса проектировщикам пришлось использовать раму из двух продольных коробчатых балок, изготовленных из тонколистовой стали, соединенных между собой передним и задним поперечными швеллерами, с семью торсионными валами. Для придания жесткости корпусу в верхней его части проложили четыре шпангоута коробчатого сечения, а к корме приварили две такие же стойки — еще и для фиксации откидного борта. Носовая часть конструкции представляла собой каркас из штампованных элементов. Листовая сталь толщиной 1,25 мм пошла на обшивку; для обеспечения ее жесткости и прочности снаружи приварили швеллеры.
Днище предполагалась сделать из листовой 2-мм стали, а в носовой части, где существовала возможность удара корпуса о топляки, камни и пни у берега, толщину листа увеличили до 3 мм. Внутри обшивка подкреплялась днищевыми шпангоутами.
Однако заключение военных специалистов по предложенной конструкции оказалось отрицательным. Они посчитали, что создание плавающего транспортера массой 12 — 15 т, подверженного значительным динамическим нагрузкам, с обшивкой более тонкой, чем у эксплуатировавшихся в то время понтонов, не просто рискованно — это граничило с авантюрой. Вызвали нарекания и прочностные характеристики пола грузовой платформы с учетом ее немалых размеров. Задача осложнялась различным распределением нагрузок по платформе в зависимости от перевозимой техники. В то же время необходимо было обеспечить хороший доступ к агрегатам моторно-трансмиссионного отделения, распределительной коробке, карданным валам, к элементам системы управления.
Не остались без внимания вопросы обеспечения безопасности экипажа транспортера, принимающего на борт самоходную технику, учитывая то обстоятельство, что зачастую эти операции могли проводиться ночью с соблюдением условий светомаскировки. Да и установка перевозимого груза с правильной центровкой, чтобы транспортер двигался на воде без крена, являлась первостепенной задачей.
В результате анализа всех требований, предъявляемых военными к грузовой платформе, были найдены оригинальные конструктивные решения, считающиеся в наше время классическими. Так, для транспортеров, автомобилей и артсистем, создающих сосредоточенные нагрузки на платформу, использовали колейную конструкцию: установили в качестве настила две мощные дюралюминиевые коробчатые балки с вертикальными ограничителями шириной 0,68 м. На каждую из них наварили по шесть швартовочных серег. Остальную часть грузовой платформы закрыли легкими фанерными крышками и решетками. В кормовой части для перевозки орудийных расчетов установили сиденья, которые могли складываться вдоль бортов, чтобы не мешать при погрузке и выгрузке техники.
Погрузка на платформу производилась через задний откидной борт. Однако здесь возникла еще одна проблема — обеспечение герметичности четырехметрового стыка. Решили ее несложно: по задней кромке платформы поставили металлическую планку с губчатой резиной, а на откидном борте — круглый пруток, который накрепко прижимался к резиновой поверхности крепежными замками.
Отделение управления разместить впереди, как планировалось вначале, не удалось, и его перенесли далеко в корму — даже за задние упоры балок настила. При этом кузов автомобиля ЗИС-151, закрепленного на платформе, нависал над головами экипажа транспортера. Для создания элементарной защиты водителя от грязи, дождя и снега устанавливался быстросъемный брезентовый тент.
Проблему вызвал выбор силовой установки транспортера. Для трехтонного груза требовался двигатель мощностью около 150 л.с. Такого мотора отечественная промышленность не выпускала, но на серийных артиллерийских тягачах ставили американские дизели GMC-4-71 аналогичной мощности. Ярославский автомобильный завод только готовился к производству копии этого двигателя под маркой ЯМЗ-204. Для опытной машины выбрали американский дизель в расчете на то, что к моменту завершения испытаний появится его ярославская модификация.
Сложным оказалось и крепление элементов силовой установки к корпусу, выполненному из тонколистового металла. Наиболее подходящим местом для этого были торсионные балки, но, передавая нагрузки от торсиона на нежесткий корпус, они могли существенно деформироваться, что привело бы к разрушению двигателя. Для компенсации деформаций во всех точках крепления установили мощные резиновые амортизаторы. Поставив карданные валы со шлицевыми соединениями, решили вопрос с взаимной центровкой агрегатов силовой передачи.
Выходя из воды на сушу, транспортер должен был преодолевать крутизну до 40°. Ярославские моторостроители не гарантировали нормальной работы двигателя в таких условиях. В ОКБ исследовали условия забора масла из картера при максимальных углах подъема и доработали систему смазки двигателя, добившись устойчивой его работы на подъемах до 42°. По этому показателю, например, плавающий транспортер превосходил лучшие в то время танки.
Силовой агрегат артиллерийского тягача представлял собой моноблок, объединяющий двигатель и коробку передач. Следовательно, отбор мощности требовалось производить уже с выходного вала коробки передач. Поэтому был разработан новый агрегат — распределительная коробка, с которой мощность передавалась карданными валами на гусеницы при движении машины по суше, на гребные винты, приводы насосов откачивающей системы и на привод встроенной лебедки. Задний ход обеспечивался переключением шестерен коробки передач.
Казалось бы, использование уже хорошо зарекомендовавших себя узлов мытищинского арттягача в ходовой части плавающего транспортера не должно было создавать никаких проблем. Но они появились, как только конструкторы приступили к детальной проработке гусеничного движителя. Так, общая масса тягача с нагрузкой не превышала 8,5 т, у транспортера достигала 12,5 — 14,5 т. Для получения одинаковой нагрузки на торсионы и опорные катки требовалось увеличить их число с 10 до 14. Это, в свою очередь, позволило довести длину опорной поверхности гусениц до 4,6 м — максимального значения при ширине колеи 2,3 м, когда обеспечивается удовлетворительная поворотливость гусеничной машины на мягких грунтах. Удельное давление на грунт транспортера с трехтонной нагрузкой должно было превысить 0,45 кгс/см2 (у танка Т-34 — 0,72 кгс/см2). В то же время, удлинение гусеничной цепи увеличивало нагрузки на ведущую звездочку и ленивец и приводило к провисанию гусеницы между опорными катками. Введение даже третьего поддерживающего катка для верхней ветви не спасало от спадания гусеницы при поворотах на мягких грунтах. Чтобы этого не происходило, требовалось увеличить динамический ход опорного катка в два раза — с 70 мм у тягача до 150 — 170 мм у транспортера. Разработчики тягача считали технически невозможным без увеличения динамического хода создать 14-катковую ходовую часть, устойчивую к спаданию гусеницы, ссылаясь при этом на экспериментальные данные, полученные танкистами на полигонах. Проблему удалось решить по завершении заводских ходовых испытаний первого опытного образца транспортера, после тщательного всестороннего изучения сопутствующих явлений.
Что касается водоходного движителя, единого мнения на этот счет не существовало. Тогда-то А. Кравцеву и пригодился богатый дальневосточный опыт создания переправочных средств и движителей к ним. Например, гребной винт имел ряд преимуществ в обеспечении высокой скорости движения на воде и был сравнительно простым и легким. Однако для его эффективной работы подводной части машины следовало придать форму, обеспечивающую хороший подход воды к нему, и одновременно требовалось защитить винт от повреждений при движении по суше, а также при входе и выходе из воды. Затем необходимо было определить размеры, шаг винтов, их количество, чтобы не только полностью использовать мощность дизеля, но и обеспечить маневрирование транспортера на малой скорости, когда водяные рули теряют свою эффективность.
При установке одного винта в тоннеле упрощалась его защита. Диаметр винта можно было увеличить до 700 мм, повысив кпд, но подвод воды через тоннель сопровождался бы большими гидравлическими потерями из-за проходящих там торсионных балок.
Более сложной, хотя и предпочтительной, была установка двух винтов в индивидуальных подводящих каналах. В этом случае потери от обтекания торсионных балок получались меньше, использование подводимой мощности — более рациональным, а установка буксирного крюка — достаточно простой. Одновременно обеспечивалось послушное управление транспортером в воде при остановке и на малой скорости.
После решения принципиальных проблем общей компоновки, ходовой части и водоходного движителя пришел черед вплотную заняться вопросами технологии погрузочно- разгрузочных работ и оснащения транспортера специальным оборудованием. Так, определившаяся в ходе проектирования погрузочная высота платформы — 1,08 м потребовала поиска технического решения, обеспечивающего достаточно простую загрузку в кузов артсистем и их тягачей. Существовало несколько вариантов, например,сооружение в месте погрузки и разгрузки эстакады из подручных средств—деревянной, металлической, грунтовой насыпной или оснащение транспортера комплектом быстросъемных, легких аппарелей. Последнее выглядело более разумным, так как не требовало инженерного оборудования мест погрузки и выгрузки и сводило к минимуму время подготовительных операций. Хотя добавочная комплектация и приводила к частичной потере грузоподъемности, это направление выбрали для дальнейшей проработки.
Наконец, была подготовлена вся конструкторская документация для изготовления опытного образца принципиально нового гусеничного плавающего транспортера.
Испытания на прочность
Поделиться книгой: