Что такое гусеница у танка
Гусеничная лента
Гусеничная лента (гусеница) — замкнутая сплошная лента или цепь из шарнирно-соединённых звеньев (траков), применяемая в гусеничном движителе. На внутренней поверхности гусеницы имеются впадины или выступы, с которыми взаимодействуют ведущие колёса машины. Внешняя поверхность гусеницы снабжена выступами (грунтозацепами), которые обеспечивают сцепление с грунтом. Для увеличения сцепления гусеницы на грунтах с низкой несущей способностью используются съёмные шпоры. Гусеницы могут быть металлическими, резино-металлическими и резиновыми. На тяжелых транспортных средствах наибольшее распространение получили металлические гусеницы с разборными или неразборными звеньями. Для повышения износостойкости и срока службы гусеницы их звенья, а также соединительные элементы (пальцы, втулки) изготовляют из специальной высокомарганцовистой стали и подвергают термической обработке, а также используют резино-металлические шарниры, шарниры с игольчатым подшипником и др. На снегоходах и легких вездеходах применяют преимущественно резино-металлические или резиновые гусеницы.
История создания гусеницы
Изобретателем гусеницы в России считается русский крестьянин Фёдор Абрамович Блинов. В 1877 году он изобретает вагон на гусеничном ходу. В нижней части рамы крепились на рессорах две тележки, которые могли поворачиваться в горизонтальной плоскости вместе с осями опорных колёс. Бесконечные рельсы вагона представляли собой замкнутые железные ленты, состоящие из отдельных звеньев. Вагон имел четыре опорных колеса и четыре ведущие звёздочки. В 1878 году купец Канунников, рассчитывая на прибыли от внедрения гусеничного хода, вошёл с ходатайством в Департамент торговли и мануфактур с прошением о выдаче Блинову привилегии, каковая за № 2245 и была получена год спустя. Вводная часть гласила: «Привилегия, выданная из Департамента торговли и мануфактур в 1879 году крестьянину Фёдору Блинову, на особого устройства вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по шоссейным и просёлочным дорогам…»
В США изобретателями гусеничного хода считаются Бэст и Хольт, которые создали трактор с навешенным на него бульдозерным оборудованием — он и стал прообразом современного бульдозера. Caterpillar — название компании, основанной этими изобретателями, в переводе означает «гусеница».
Во Франции прообраз современного гусеничного движителя впервые был создан в 1713 году д’Эрманом; проект, получивший положительный отзыв французской академии, представлял собой тележку для тяжёлых грузов, перекатывающуюся на бесконечных лентах из деревянных катков, концы которых шарнирно соединены планками. Годом создания гусеничного движителя можно считать 1818-й, когда француз Дюбоше получил привилегию на способ устройства экипажей с подвижными рельсовыми путями.
Помимо гусеницы как части гусеничного движителя для автотранспортной техники и задолго до изобретения гусеничных амфибий гусеница также применялась в качестве движителя для водного транспорта. такая гусеница представляла собой конвейер с веслами. Она была изобретена в 1782 году изобретателем по имени Десбланкс. В США она была запатентованна в 1839 году Уильямом Левенуорфом.
Военная кафедра: кто придумал танковые гусеницы и чем траки наших танков отличаются от западных
Часто нас окружают вещи, о происхождении которых мы не задумываемся, а принимаем их как данность. Это относится и к военной технике. Почему те или иные виды вооружения выполнены в том виде, в котором мы их привыкли видеть, а какие концепции не прижились и почему. Именно этому посвящен подраздел рубрики «Оборона и безопасность» — «Военная кафедра», в котором на эти вопросы Вестям.Ru отвечают ведущие специалисты российской оборонки.
В этой заметке мы хотим дать ответ на вопрос: кто придумал танковые гусеницы и чем траки наших танков отличаются от западных? Разбраться в этом поможет генеральный директор АО «Омский завод транспортного машиностроения» (входит в «Уралвагонзавод») Игорь Лобов.
Кем и когда были придуманы гусеницы?
Прообраз современного гусеничного движителя впервые был предложен французским инженером д’Эрманом, который в 1713 году направил во французскую Академию наук проект «четок из катков» — грузовая платформа ставилась на раму с подобием моногусеницы в виде набора широких деревянных катков, соединенных в цепь и обкатывающихся вокруг рамы снизу платформы. Идея д’Эрмана получила одобрение, но не нашла практического применения.
Годом создания гусеничного движителя можно считать 1818-й, когда француз Дюбоше получил привилегию на способ устройства экипажей с подвижными рельсовыми путями.
Первым создателем гусеницы, от которой пошли тракторы, танки, считается Фёдор Абрамович Блинов. В 1877 году он изобретает «особого устройства вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по шоссейным и просёлочным дорогам». Бесконечные рельсы вагона представляли собой замкнутые железные ленты, состоящие из отдельных звеньев. Через год испытатель успешно испытал гусеничный движитель для этой машины.
Вагон инженера Блинова
Где они изначально применялись?
Первые проекты гусеничного движителя предполагали облегчить передвижение по слабым грунтам повозок, которые по-прежнему тянули бы лошади или люди. Позже они стали применяться на паровых машинах. В 1832 г. англичанин Дж. Гиткот для освоения болотистой местности в Ланкашире ставит паровой локомобиль на моногусеницу — его машину с колесами большого диаметра целиком охватывает широкая полотняная гусеница с наклеенными на нее поперечными деревянными рейками.
трактор инженера Блинова
В США изобретатели Бэст и Холт (основавший фирму Caterpillar, что и переводится как «гусеница») в 1890 году создали гусеничный трактор с навешенным на него бульдозерным оборудованием — он и стал прообразом современного бульдозера.
Почему при создании танка в качестве движителя были выбраны гусеницы и почему эта схема осталась до сих пор?
Гусеничный движитель, по сравнению с колесным, обладает более высокой проходимостью, особенно при движении на болотистом грунте и по снегу, а также при преодолении различных препятствий местности, позволяет обеспечить минимальный радиус поворота. Он призван обеспечить танку неуязвимость на поле боя, удобства обслуживания и замены отдельных частей движителя, поэтому, до сих пор применяется при проектировании военных, транспортных и инженерных машин.
Гусеница до сих пор остаётся самым уязвимым местом танка?
Да, гусеница непосредственно контактирует с грунтом и первой воспринимает ударные нагрузки. Чрезмерное усиление её деталей ведёт к увеличению веса, что отрицательно влияет на устойчивость гусеницы в обводе и снижению скорости движения танка. Но постоянно проводятся мероприятия по усилению минной стойкости гусеницы.
Какие бывают гусеницы и в чём основные отличия одних от других?
Таких различий много и это уже сугубо техническая часть, но если коротко, то гусеницы различаются по типу траков (литые, штампованные, сварные); по материалу изготовления — (металлические, резинометаллические, резиновые); по типу используемого шарнира и по типу его смазки. В зависимости от типа гусеницы имеют разную сложность изготовления, ресурс и ремонтопригодность.
Из чего состоит гусеница?
Гусеничная цепь – это звенчатая конструкция, представляющая собой замкнутую (непрерывную) сплошную ленту или цепь из шарнирно-соединенных звеньев (траков), применяемую в гусеничном движителе.
Современные литые гусеницы состоят из траков, в проушины которых запрессованы обрезиненные металлические втулки. Между собой траки соединены посредством пальцев и гаек.
Штампованные гусеницы состоят из звеньев траков, в которые запрессованы обрезиненные пальцы. В средней части траки соединены между собой гребнями и подгребневыми башмаками, а на концах – скобами. Скобы крепятся на пальцах при помощи болтов и шайб (при цанговом соединении) или при помощи болтов и клиньев.
Танки разных моделей используют разные гусеницы – почему?
Первоначально на танках применялись литые гусеницы, которые более технологичны и просты в изготовлении. Но с ростом массы танка и его скорости перешли на штампованные из-за более надёжной работы шарнира. Гусеницы танка Т-90 имеют металлическую беговую дорожку, позволяющую снизить потери мощности двигателя на перекатывание по ней опорных катков. Гусеницы танка Т-80, имеющего бо’льшую тяговооруженность, изготавливаются с обрезиненной беговой дорожкой, позволяющую компенсировать большие нагрузки на шину опорных катков.
гусеница танка Т-80
У гусениц разных танков разные «рисунки» как у автомобильных покрышек. Почему?
Если говоря о рисунке, вы имеете в виду отпечаток на поверхности, то его создают грунтозацепы — выступы на звеньях траков, которые обеспечивают сцепление с грунтом. На гусеницах разных типов эти грунтозацепы имеют разную форму и разное размещение. На литых траках они расположены по периметру плицы и на проушинах, на штампованных траках — вдоль оси пальцев.
Насколько сама гусеница влияет на скорость и проходимость танка?
Применение гусениц снижает максимальную скорость танка на шоссе из-за потерь на их перематывание, но, вследствие увеличенной опорной поверхности, повышается проходимость танка при движении по пересечённой местности и грунтам со слабой несущей способностью (снег, болотистая местность, песок и т.п.).
Российские, немецкие, французские и другие гусеницы чем отличаются друг от друга? Есть какие-то особые подходы у разных стран?
Штампованные гусеницы для танков Т-80 и Т-90 имеют шаг 164мм, ширину 580мм и гарантированный пробег 6000 км. Штатные гусеницы изготавливаются с металлическими грунтозацепами. Асфальтоходные башмаки устанавливаются в них только при необходимости.
На «Западе» масса танков значительно превышает массу российских танков, поэтому размеры гусениц больше, чем у нас.
В США используются гусеницы с резинометаллическим шарниром и резиновыми башмаками. Ширина гусениц — 635мм. Пробег оригинальных гусениц для Абрамса модели Т156 с несъёмными резиновыми башмаками составляет 1100-1300 км. Новые гусеницы модели Т158 со съёмными резиновыми башмаками и обрезиненной беговой дорожкой имеют гарантированный пробег в 3360 км
В Германии гусеницы танка «Леопарда 2» изготавливаются с резинометаллическими шарнирами и обрезиненной беговой дорожкой, шаг гусеницы 184мм. Для уменьшения давления на грунт фирма Диль разработала новые траки шириной 635 мм; в пазах трака крепятся пружинными защелками по две асфальтоходные подушки. Для увеличения сцепления при движении по снегу, льду или скользкому грунту часть подушек (до 10 на гусеницу) может заменяться съемными стальными грунтозацепами Х-образной формы.
Во Франции гусеница «Леклерка» — цевочного зацепления, шириной 635мм, с резинометаллическим шарниром, обрезиненной беговой дорожкой и съёмными резиновыми башмаками для передвижения по дорогам с твёрдым покрытием.
Как идёт разработка гусениц для новых машин: где их разрабатывают, что учитывают, применяются ли новые материалы?
Разработка гусениц для новых машин идёт одновременно с проектированием машин в конструкторском бюро отделом ходовой части с привлечением расчётного отдела. При разработке учитываются масса машины, требования к асфальтоходности, проходимости машины, ресурсу гусеницы, габаритам машины и гусеницы. Гусеница должна быть максимально технологичной и позволять осуществлять массовое производство.
Разумеется, при разработке учитываются возможности промышленности и производства. Так, применение термомеханической обработки арматуры пальцев позволило на порядок увеличить их циклическую стойкость, применение современных ингредиентов резиновых смесей — увеличить ходимость асфальтоходных башмаков и стойкость резинового шарнира при высоких температурах окружающей среды, применение современных станков — повысить точность размеров и чистоту поверхности при механической обработке штампованных деталей гусениц, что так же увеличивает срок их службы.
Для Арматы пришлось придумать что-то новенькое или она на гусеницах от Т-90?
В связи с принятой в Российской армии направленности на взаимозаменяемость, гусеницы типа гусениц танка Т-90, но большей длины, могут применяться на танке «Армата». Для штатной арматовской гусеницы предложены несколько новых решений. Но, поскольку испытания танка с отработкой отдельных узлов продолжаются, говорить о них рано.
Тенденции разработки гусениц современных боевых машин
Во времена миротворческих операций и борьбы с терроризмом, частично проводимых вне городов и населенных пунктов, самые современные разработки в технологии гусениц должны передаваться в войска без задержки для того, чтобы сделать боевую задачу успешной и спасти жизни солдат.
Для того чтобы описать тенденции развития современных гусениц для транспортных средств, лучше всего начать с гусениц для ОБТ LEOPARD 2. Эти гусеницы представляют собой текущее положение уровня технологии и являются хорошим примером для описания того, какие соображения привели к дальнейшему развитию гусениц, и какие результаты были действительно достигнуты. Следующие наблюдения будут ограничены разработками, проводимыми немецкой компанией Diehl Defence Holding GmbH.
Трак гусеницы 570 FT: 1. Соединительная скоба трака 2. Соединительный винт 3. Трубчатый корпус 4. Резиновый башмак 5. Снегозацеп 6. Внутренняя соединительная деталь 7. Внутренняя соединительная деталь 8. Соединительный винт
Основные боевые танки
Серийно выпускаемыми стандартными гусеницами для танка LEOPARD 2 являются гусеницы Track Type 570 FT от Diehl Defence. Это звенчатая гусеница (с двойным пальцем), каждое звено которой представляет собой моноблочный корпус с центральной цельнолитой направляющей (гребнем). Зазоры между корпусами представляют собой изогнутые выемки. Это снижает вертикальную ударную нагрузку на опорные катки при накате на препятствие. Внутреннего резинового покрытия здесь нет, так как оно не обеспечивает требуемых свойств при низких температурах, а также это увеличивает массу звена гусеницы и негативно влияет на её эксплуатационный ресурс, вдобавок увеличивая стоимость производства.
Постоянные силы, действующие через опорные катки при движении по наклонным участкам и при поперечном ускорении машины, а также при движении в повороте, или ударные нагрузки при преодолении неподвижных препятствий, действуют на корпус самого трака, а не на центральную направляющую (гребень), так как она является его составной частью. В отличие от трака, у которого центральная направляющая расположена на центральной соединительной скобе, такое решение значительно снижает нагрузку на палец трака. Вдобавок, центральная направляющая – со своим большим моментом сопротивления изгибу – обеспечивает идеальную жесткость корпуса трака в его критическом центральном сечении.
На торцевой поверхности резиновой накладки был сохранен принцип вставки, но он претерпел модернизацию в виде байонетной фиксации.
Резиновый вкладыш с системой Quick Fit
Это уменьшает длину отрезка, необходимого для установки и снятия, приблизительно на треть (система «Quick Fit»), и таким образом значительно облегчает любую необходимую замену резиновой накладки.
Соединительные скобы круглых пальцев и пальцев с лысками
Масса гусеницы Track Type 570 FT от Diehl System составляет 185,6 кг/м. Полный комплект гусениц для танка LEOPARD 2 имеет длину примерно 30 метров и массу 5592 кг.
Дальнейшие и более перспективные разработки гусеницы для танка LEOPARD 2 были реализованы в модели Track Type 570 PO от компанииDiehl Defence. В ней реализованы все передовые решения и практический опыт, полученный за последние годы исследований. Целью этой разработки было получение значительного снижения веса при сохранении прежнего срока эксплуатации.
Гусеницы немецкого танка Leopard 2A6
В отличие от всех предыдущих гусениц с соединительными скобами, зацепление с зубьями ведущего колеса более происходит не за внешние скобы, а за корпус самого трака. Это обеспечивает значительное снижение нагрузок на пальцы, то есть ударных изгибающих сил во время зацепления гребнями. Подверженное разрушению резиновое покрытие пальца также становится разгруженным (воспринимает меньшие силы) благодаря равномерному распределению общей эксплуатационной нагрузки, возникающей при тяговом усилии.
Внешняя скоба в настоящее время крепится только слева, ее задача – соединять соседние траки гусеницы. Больше нет никакой необходимости в дополнительном объеме металла для компенсации износа скобы при зацеплении с зубьями ведущего колеса и, таким образом, есть возможность спроектировать скобу почти симметрично. Она работает как ленточный прижим, который замыкает на палец более уравновешенные касательные и радиальные силы. Поэтому скоба уже, тоньше и легче своего предшественника. В процессе эксплуатации гусеницы на палец действуют меньшие крутящий момент и силы. Вследствие этого могут быть использованы более легкие инструменты, а также обеспечивается большая безопасность при проведении ремонта. Еще одно преимущество состоит в том, что износу подвержены только резиновые накладки и корпуса траков. Здесь дополнительный износ создается на контактных поверхностях ведущих колес. Благодаря конструкции интервала зубчатого зацепления, существует зона с очень низким растягивающим усилием, что в принципе позволяет снизить износ резинового вкладыша. Так как в этом месте имеется достаточный объем материала для компенсации износа и местное упрочнение на большую глубину, срок эксплуатации этого компонента очень большой. Вследствие зубчатого зацепления в корпусе трака размер накладок траков, однако, необходимо уменьшить на 10%. Это ведет к более высокой удельной поверхностной нагрузке на накладки, которая в свою очередь служит причиной увеличения износа накладки. Это может быть частично компенсировано совершенствованием используемой резиновой смеси. Во время испытаний было обнаружено, что износ ножки зуба на ведущих колесах увеличился. Впрочем, возможно это может быть исправлено соответствующим подбором материалов и оптимизацией формы зуба.
Сегодня этот принцип уже применен в двух- и даже в трехзвенчатых гусеницах с соединительными скобами, например в гусеницах серии 129 для машин MLRS, ULAN и PIZARRO и для некоторых вариантов M113.
Трак гусеницы 570 PO
Трак гусеницы Track Type 622 для машины WIESEL: 1. Скоба 2. Соединительный болт 3. Трубчатый корпус с вулканизированной резиновой подушкой
Конструкция легких гусениц
В качестве своей первой легкой гусеницы компания Diehl разработала гусеницу для транспортера вооружения WIESEL. Эта гусеница заменила резиновую гусеничную ленту компании Clouth. Недостатком этих резиновых гусениц был усталостный износ стальных тросов, вызванный изгибающими силами в поперечных связующих элементах. После пробега более чем 3000 км это стало причиной обрыва траков без каких-либо предшествующих внешних признаков. Так как другие меры по исключению обрывов ни к чему не привели, эти гусеницы, в конце концов, были заменены на новые звенчатые гусеницы с концевыми скобами Track Type 622 от Diehl. Впервые стала возможной успешная разработка гусеницы стального литья с вулканизированными резиновыми накладками, которая немного тяжелее резиновой гусеницы, применяемой прежде. Гусеница приводится в движение за счет роликов центральной направляющей. Ширина гусеницы составляет 20 см; погонная масса – 17,4 кг/м. Резиновая накладка может быть заменена в случае выработки ресурса.
Экстремальные требования, предъявляемые к американским высокотехнологичным экспедиционным боевым машинам EFV (проект закрыт) для морской пехоты первоначально привели к разработке легких гусениц, изготовленных из алюминия. Однако обнаружилось, что алюминий является неподходящим материалом для гусениц, так как только сталь имеет надежный безопасный запас по пиковым нагрузкам и силам в граничной области. Имея массу примерно 82 кг/м, вновь разработанная легкая стальная гусеница близка к алюминиевой гусенице, у которой погонная масса составляет приблизительно 75 кг/м. Каждый трак гусеницы состоит из двух трубчатых корпусов с очень тонкими стенками, в которых установлены обрезиненные полые пальцы. Они связаны между собой двумя концевыми скобами и центральной скобой, прикрученной болтом к центральной направляющей (гребню). Все детали оптимизированы по массе. Резиновые накладки вставляются посредством системы Quick Fit.
Даже в отношении резины для ходовых накладок может быть реализованы значительные улучшения. Впервые компании Diehl удалась разработка эластомерного материала, который имеет превосходные характеристики для быстрой езды по дорогам (проблема нагрева), а также по труднопроходимой местности (разрушение от острых камней). WIESEL стала первой в немецкой армии машиной, оснащенной новым типом ходовых накладок. Это позволяет значительно увеличить пробег, например в Афганистане.
Это резиновая смесь также предназначена для применения в машине PUMA. При погонной массе значительно менее 100 кг/м гусеница Track Type 464 в настоящее время не имеет себе равных по рабочим параметрам.
Продукция компании Diehl Defence
Сплошные (непрерывные) гусеничные ленты
До сих пор сплошные гусеничные ленты применялись только на легких машинах, имеющих соответственно небольшую мощность двигателя. Так, тяжелый вариант Hagglunds BV 206S, имеет общий вес 7,1 тонны и мощность двигателя 130 кВт/177 л.с. В этой машине мощность привода теоретически распределена на четыре гусеницы. Имеется несколько производителей такого типа сплошных гусеничных лент. Все эти гусеницы имеют стальные поперечные стяжки, к которым приложена сила тяги от ведущего колеса. Поперечные силы от гусеницы действуют на опорные катки за счет ее направляющих зубьев (гребней).
Тяговое усилие воспринимается стержнями из арамидно-нейлонового стекловолокна или металлокорда, заключенного в резиновый кожух. Наряду со стержнями могут быть использованы стальные канаты (WIESEL 1). Обрезинивание обеспечивает защиту нагруженных элементов от коррозии и каких-либо повреждений, тогда как профилированная беговая рабочая поверхность передает все усилия на грунт, со временем изнашиваясь. Как правило, ленточные гусеницы являются сплошными (непрерывными), что делает их замену более трудоемкой, так как в этом случае один из бортов машины должен быть поднят или даже должна быть частично разобрана ходовая часть. Едва ли возможно выполнять такие работы в условиях эксплуатации. Главное преимущество этих гусениц заключается в небольшой массе и в тихом ходе, недостатком же является низкая ремонтопригодность. В случае какого-либо повреждения должна быть заменена вся гусеница, провести ремонт на машине, заменив лишь отдельное звено, невозможно.
Место разъединения, гусеница от Diehl
Разъемное направляющее колесо и гусеница от компании Soucy на машине M113
Исключение сделано для гусеницы от Diehl на машине BV206. Она может состоять из двух, трех или четырех сегментов, которые соединяются в патентованных конечных точках при помощи специальных скоб. Это очень сильно облегчает любую установку и монтаж гусеницы на машину, ее транспортировку и хранение. Отдельные сегменты можно штабелировать и перевозить в компактном виде.
Недавно канадская компания Soucy group также начала предлагать потенциальным клиентам сплошную гусеничную ленту для M113. Таким образом, эта компания отважилась войти в тот сектор, в котором до сих пор царствовали стальные гусеницы. Эта сплошная гусеничная лента значительно легче, чем звенчатая гусеница (примерно 26 кг/м вместо 64 кг/м у звенчатой гусеницы). Она также нравится потребителем своим тихим ходом. Таким образом, например, было измерено снижение уровня шума приблизительно на 10 децибел(A); во время замеров внешнего шума машины уровень звука был на более чем 10 децибел(A) ниже, чем у стандартной машины, использованной для сравнения. Установка гусеницы на поднятую машину является сравнительно трудоемкой. С целью выполнения этой задачи направляющее колесо сделано из двух частей.
В настоящее время компания Soucy group разработала сплошную гусеничную ленту для БМП BRADLEY, и в этом отношении также имеет смелость войти в сферу, которая до сих пор была исключительной привилегией звенчатых гусениц. Результаты этих разработок, безусловно, представляют большой интерес.