ГЛАВНАЯ | ПЕРСПЕКТИВЫ | БОЕВОЕ ПРИМЕНЕНИЕ | НОВЕЙШИЕ РАЗРАБОТКИ | НА ВООРУЖЕНИИ | ГАЛЕРЕЯ | ССЫЛКИ | ГОСТЕВАЯ

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ ДЛЯ БРОНИРОВАННЫХ МАШИН

 

Конструкция бронированной боевой машины может быть создана толь­ко сочетанием основных свойств: огневой мощи, броневой защиты и под­вижности. Для обеспечения надежной защиты экипажа, танк должен об­ладать тяжелым бронированием. Это снижает его тактическую подвиж­ность, делая его легкоуязвимой целью.

С другой стороны, тяжелое и мощное вооружение увеличивает вес машины, и этим вступает в противоречие с обеспечением необходимой под­вижности и броневой защиты. Этим руководствуются для того, чтобы отклонить ошибочные концепции в танкостроении. Большая масса и размеры меры также значительно затрудняют транспортировку на большие расстояния.

Что касается бронетранспортера, то эта проблема является комплексной,  потому что для этого типа машин необходимы не только места для экипажа, но также максимальное количество посадочных мест для личного состава с обеспечением необходимого комфорта. С другой стороны, для уменьшения его уязвимости необходимо иметь по возможности низкий силуэт. Эти противоположные требования, компактность и обитаемый объем, позволяют военным инженерам выбирать компромиссные направления.

Так как человека нельзя уплотнить, то ему необходимо достаточное пространство для обитания и ведения боевых действий  внутри машины. Очевидным решением уменьшения ненужной массы и объема, является освобождение от ненужных механических частей. Электрическая передача мощности к ведущим колесам представляет интересную альтернативу преодоления многих конструктивных недостатков, которыми обладают механические трансмиссии.

Механическая трансмиссия обычной гусеничной бронированной маши­ны состоит из автоматической или полуавтоматической коробки передач, дифференциалов или преобразователей крутящего момента, валов, уни­версальных разъемов, бортовых редукторов и ведущих колес. Это ус­тройство налагает многочисленные конструктивные проблемы в весе и размерах, а также вызывает многообразие отказов и поломок.

В противоположность, электрические трансмиссии ликвидируют про­блемы массы и объема основных частей, обладая рядом конструктив­ных преимуществ.

Электрический ток от генератора предпочтительней чем механический крутящий момент, подается по кабелю к электрическим моторам на каж­дом ведущем колесе, и этим достигается значительный выигрыш в массе и объеме. Это позволяет улучшить силуэт и компактность машины. Изменяя существующее направление в танкостроении можно достичь сле­дующих преимуществ:

малый объем позволяет достичь необходимой защиты от баллистических средств поражения при уменьшении массы и сохранении достаточного бронирования.

Уменьшение массы приводит к снижению удельного давления на грунт, это позволяет улучшить подвижность машины на слабонесущих грунтах. На машине с меньшей массой имеется возможность установки подвес­ки с наружными спиральными пружинами. Такая подвеска легче, дешев­ле и удобнее в обслуживании, позволяет использовать более легкую гусеницу, чем торсионная подвеска.

При малой массе машина необходима меньшая удельная мощность, что позволяет выбрать более легкий, экономичный и малоразмерный двига­тель.

Малый двигатель требует малый объем топлива. В результате этого  баки меньше и легче, что обеспечивает требуемую дальность действия.

Следующими преимуществами электрической трансмиссии являются:

высокая подвижность;

полная автоматизация системы;

легкое управление и модульная концепция.

Недавно стало возможным расположить двигатель внутреннего сго­рания в передней части машины, а электрические моторы сзади или на­оборот, что позволяет не только оптимально  распределить массу ма­шины, но также использовать те же самые узлы силовой передачи для различных типов машин одного семейства.

 

ИДЕЯ НЕ НОВАЯ

Идея оснащения танков электрическими трансмиссиями является прак­тически также старой как сами танки. В 1917 году французская компания FAMH (Forges at Aciries de la Marine at Homecourt")  построила 400 танков "Sairt Chamond  "массой 24т с установленной электриче­ской трансмиссией "бензино-электрического типа" - "Crochat Collendeau" (Рис.1). Танковый двигатель "Панар" соединялся непосредственно с

компаудным генератором. Этот генератор питал током два электромо­тора, каждый из которых соединялся с ведущим колесом и гусеничным движителем. Педаль основного управляющего реостата двух тяговых электромоторов позволяет изменять скорость движения, а также управлять дроссельной заслонкой карбюраторного двигателя.

С помощью дополнительного реостата управления тяговыми электродвигателями осуществляется поворот. Переключатель полюсов дает возможность реверсировать ток, чтобы изменить направление вращения тяговых электродвигателей.

Также в 1917г. танк прошел испытания в Великобритании с электрическими трансмиссиями компаний "Даймлер" и "Бритиш вестингхауз". Первый танк назывался "Mother" ранней конструкции, другой был переименован "Даймлер петрол электрик машин" и оснащался улучшенным двигателем "Даймлер" (125 л.с.) и был непосредственно соединен с генератором. Ток поступал к двум электродвигателям последователь­ного возбуждения, каждый из которых мог независимо управляться перемещением щеток.

 

 

Рис. 1.   Схема трансмиссии танка времен 1-й мировой войны с бензиноэлектрической установкой " Crochat  Collendeau" 1 - двигатель "Панар"; 2 - генератор; 3 - электромотор; 2-двухскоростная коробка передач

 

Каждый электродвигатель через двухскоростную коробку передач с червячным понижающим редуктором, передает крутящий момент на до­полнительный понижающий редуктор, а затем с помощью цепной переда­чи к ведущим колесам. Соединение двух валов червячных колес с ку­лачковой муфтой, образует механизм блокировки дифференциала.

Во-первых, эта трансмиссия казалась перспективной, что броне­танковый комитет сделал заказ на 600 комплектов. Однако, на испы­таниях тяговый эффект был так низок, что танк не смог выехать из воронки от разрыва снаряда. После многих дискуссий и испытаний ко­митет отклонил трансмиссию фирмы "Даймер петрол электрик" и аннули­ровал весь заказ.

Обычно используемая на британских троллейбусах электрическая трансмиссия фирмы "Бритиш вестингхауз", переименованная в бензино-электрический механизм фирмы "Бритиш вестингхауз", была установле­на на танк "Марк IV" с двигателем фирмы "Даймлер" (115 л.с.). Этот двигатель, перемещенный вперед с кормы танка, освободил простран­ство для двух генераторов, установленных в ряд впереди его с од­ной обмоткой возбуждения, для обоих электродвигателей. На каждом борту устанавливался электродвигатель за двигателем внутреннего сго­рания. Каждый электродвигатель приводился в действие собственным генератором (Рис. 2.).

 

Рис. 2. Схема трансмиссии фирмы "Бритиш вестингхауз": 1 - генератор; 2 - двигатель; 3 - электромотор; 4 – редуктор

 

Перематывание гусеницы осуществлялось от этих электродвигателей через двойной понижающий цилиндрический редуктор, цепную передачу и ведущие колеса. Управление осуществлялось реостатом обмотки воз­буждения каждого электродвигателя и специальными реверсивными пе­реключателями. Эти переключатели имеют взаимную блокировку и управ­ление током может осуществляться только когда включены оба.

Рассмотренная бензино-электрическая трансмиссия фирмы "Бритиш вестингхауз" являлась в некоторой степени удовлетворительной, од­нако, была тяжелой, шумной и громозкой для практических целей.

В 1918г. США провели испытания экспериментального образца "Хольт  газ-электрик танк", разработанного в сотрудничестве с фирмами "Хольт мануфактуринг" и "Дженерал электрик". Высокооборотный двигатель "Holt" приводил в действие генератор, который питал током два электродвигателя на каждом борту. Изменяя величину тока на тяговых электродвигателях, управляли танком. Торможение осуществля­лось с помощью тормозов, установленных на выходных валах тяговых электродвигателей. С этой трансмиссией танк "Хольт" имел масс бо­лее 20т (предельно-допустимый вес для его габаритов).

Во Франции фирма "Пежо" в 1918 г. создала опытный образец танка с трансмиссией "Петролеум-Электрик", а между 1919 и 1921 гг. фирма "Societe der Foreces et Chantries de la Hoditerrance" Недалеко от Тулона выпустила десять 70 т танков типа 2С, с более совершенной конструкцией электрической трансмиссии.

Электрическая трансмиссия для танка 2C, разработанная фирмами "Sautter-Harle" и "Alsthom", была довольно оригинальной и очень тяжелой. Она имела запасные генераторы, чтобы компенсировать при необ­ходимости  недостаток мощности. Два шестицилиндровых бензиновых дви­гателя приводили в действие два генератора постоянного тока, через упругую муфту. Если один из танковых двигателей вышел из строя, то с немощью экипажа обеспечивался привод не обе гусеницы от оставше­гося работающего двигателя.

Электродвигатели, которые питались напряжением 300 В, позволяли танку осуществлять прямолинейное движение и повороты, несмотря на большое уменьшение мощности и скорости. Небольшой вспомогательный двигатель вращал генератор. Этот генератор возбуждал основные гене­раторы, которые во время пуска выполняли роль стартеров двух бензи­новых двигателей. Электрическая трансмиссия для танка 2C имела мас­су около 23% массы танка.

После 15-летнего застоя в этом вопросе французская фирма "Societe d'Edudes et d'Aplications Mecaniques "(SAEM) воскресила идею такой трансмиссии. В 1936г. был создан экспериментальный танк "Poniatowski".

В 1917 году в рамках программы " char de forteress " предусматривалось создание макета в натуральную величину танка Г-1 фирмы ГСМ с электрической трансмиссией "Aisthom", который был бы способен прео­долеть гиденбургскую линию укреплений под огнем её огневых средств.

Вооруженный длинноствольной 105-мм и 75-мм пушками в двух баш­нях, он должен был иметь массу 145 т. Вторая мировая война приоста­новила другие проекты танков с электрическими трансмиссиями, вклю­чая штурмовой танк API.

 

ОПЫТ ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ

Однако во время второй мировой войны возобновились исследования в этой области за пределами Франции.

В Великобритании фирма "British Electric" Разработала электриче­скую трансмиссию для 65-тонного танка "TOG", созданного фирмой "William Foster and Co" в 1940г. (РИС.3).

 

Рис. 3.   Британский танк "TOG" периода второй мировой войны с электротрансмиссией. В боевых действиях участия не принимал

 

Приводным двигателем двух основных генераторов являлся дизель­ный двигатель, который был связан с генераторами механически. Гене­раторы питали током электродвигатели каждого борта. Изменение ско­рости движения машины осуществлялось педалью подачи топлива дизель­ного двигателя. Ручным рычагом изменения сопротивления тока, пита­ющего электродвигатель и генератор, обеспечивалась дополнительная регулировка скорости движения машины. Поворотом руля, связанного с потенциометром, изменялось сопротивление тока в обмотках возбужде­ния двух генераторов. В результате поворота руля в ту или иную сто­рону увеличивалась выходная мощность электродвигателя противополож­ного борта (противоположного поворота руля) из-за увеличения в его обмотках напряжения. Другой электродвигатель, питаясь от своего ге­нератора, передавал мощность на ведущее колесо другого борта, помо­гая осуществлять поворот. Это являлось одним из способов независи­мого реверсирования одного из электродвигателей и осуществления раз­ворота танка на месте (разворот вокруг своей оси). Для осуществления поворота с радиусом равным ширине танка, затормаживалась одна из гусениц с помощью пневматических тормозов.

В Германии, Фердинанд Порше разработал проекты электрических трансмиссий УК-3001(Р), УК-4501(Р) (P), УК-4502 (Р), УК-4504 (P).

В 1943г. его фирма выпустила девяносто 65-тонных истребителей танков "Elefant " (семейство "Фердинанд"), которые были оснащены электрической трансмиссией фирмы " Siemens-Schuckert ".

Генератор с двумя параллельно расположенными приводными двигате­лями "Maybach", мощностью 300 л.с., выргбатывал ток для двух электро­двигателей.

Они были установлены в трансмиссионном отделении и соединялись с соответствующими задними ведущими колесами гусениц через зубчатую передачу. Эти коробки передач с электрическим, управлением имели три передачи вперед и назад, а максимальная скорость при этом составляла 20 км/ч. Электрическая система управления с пневмогидравликой обеспечивала конечное понижающее передаточное отношение 16,5 : 1.

В 1943г. в Германии испытали опытный образец 188-тонного громад­ного танка, получившего название "Mous" ("Мышонок") (Рис.4). Он был также оснащен огромной электрической трансмиссией "Siemens-Schuckert", которая включала последовательно расположенные генератор, весящий 3885 кг, и два электрических двигателя, весящих 3770 кг, которые вращали простые понижающие редукторы, которые могли быть приспособ­лены как к движению по шоссе, так и по пересеченной местности, обе­спечивая "подвижному броневому колпаку Порше" максимальную скорость движения 20 км/ч. Воздушным потоком от вентилятора двигателя обеспе­чивалось охлаждение генераторов, электродвигателей, понижающих редук­торов и тормозов.

Рис. 4. Схема сверхтяжелого танка "MOUS " массой 188 т с электротрансмиссией

 

Так как имелось очень мало мостов способных выдержать такой вес, "MOUS " создавался способным преодолевать водные преграды по дну глубиной до восьми метров.

Устанавливаемая на танк одна большая труба служит в качестве воздухопитающей, а также запасного выхода экипажа и для охлаждения электродвигателей. Когда "MOUS" должен был преодолевать водную пре­граду, то электроэнергией его обеспечивал другой танк, находящийся на берегу, по кабелю. Предполагалось, что после преодоления водной преграды, первый танк "Mous" с помощью того же кабеля обеспечивал бы электроэнергией второй танк во время форсирования им реки.

США также провели исследования этих идей на серии эксперименталь­ных танков: тяжелый Т 1Е1 и средних Т 23, Т 23ЕЗ, Т 25 и Т 26. У них была электрическая трансмиссия фирмы "GE". 250 танков, изготовлен­ных с этими трансмиссиями никогда не принимали участия в боевых дей­ствиях (бою).

В 1944г. Советская армия провела испытания опытного образца тяжелого танка ИС-1Е "Сталин" с электрической трансмиссией и изменен­ной ходовой частью.

До этого времени электрические трансмиссии оказывались значитель­но тяжелее, - к примеру электрическая трансмиссия британского танка "TOG" весила 3 тонны, - чем эквивалентные механические трансмиссии, хотя были легче в управлении и более приспособлены к применению в качестве механизма поворота на гусеничных машинах.

В середине 1960-х годов корпорация FMC провела эксперименты с электрическими трансмиссиями типа "АС" и "ДС", установленных на БТР М 113.

Десять лет назад бельгийская электрическая и инженерная компания АСЕС взялась за разработку и производство электрических трансмиссий для бронированных гусеничных машин. Эта компания занималась исследо­ваниями в области электрических трансмиссий для локомотивов и трамваев. Предварительные эксперименты, проведенные этой компанией с электрической трансмиссией легкого танка М-24 "chaff", а затем установленной на БТР АМХ-10Р, - убедили инженеров, что только совершенно новая конструкция способна будет полностью реализовать потен­циальные возможности электрической трансиссии.

Это послужило началом для создания боевой машины пехоты "Кобра", на которой с 1976 г. начались исследования. Первый опытный небронированный образец (Р) появился в мае 1978г. через пятнадцать месяцев после создания эскизного проекта. Два других бронированных образца БМП "Кобра" (Р2 и РЗ) появились в 1980г. с различными техническими усовершенствованиями (гусеницы, кондиционер, бортовая передача).

Военный совет сухопутных войск Бельгии наблюдал за испытаниями БМП "Кобра" (РЗ) на полигоне бельгийской армии в Брэсшате. Результатом испытаний БМП "Кобра" (РЗ) явился опытный образец машины (Р4), который был создан в конце 1983г. В сентябре 1984г. специалисты из автобронетанкового командования армии США посетили фирму ''АСЕС'' с целью проверки и испытания этой машины. С середины 1984г. по май 1985г. "Кобра" (Р4) прошла официальные испытания в Брасшате и на маневрах  в  Marche-en-Famenne.

В октябре 1985г. опытная партия БМП "Кобра-41" (Рис. 5) была  изготовлена на заводе фирмы "АСЕС" в Hent.

Рис. 5.   Боевая машина пехоты "Кобра-41"

 

Эта БМП выпускалась до августа 1986 г. как машина огневой под-держки  затем на её базе был создан легкий танк "Кобра - 90", вооруженный 90-мм пушкой (Рис.6).

 

Рис. 6.   Легкий танк "Кобра - 90"

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ФИРМЫ "АСЕС"

Электрическая трансмиссия фирмы "АСЕС'' для боевых машин "Кобра" является очень легкой и эффективной, которая состоит из генератора переменного тока, выпрямителя и двух электродвигателей на ведущих колесах (Рис. 7).

Рис. 7.   Электрическая схема трансмиссии для бронирован­ных машин фирмы "АСЕС"

 

Генератор переменного тока является маховикового типа, без крышек подшипников. Ротор клиновидного типа с кольцевой обмоткой возбуждения. На его валу установлен оригинальный маховик с зубчатым венцом. Эта конструкция не имеет крышек и соединительных муфт. Она довольно простая надежная и легкая. Выпрямитель, встроенный в статор генератора, состоит из двойного силиконового диодного моста (шесть элементов) охлаждаемого вентилятором генератора. Эта дизель-электри­ческая силовая установка занимает такой же объем, что и обычный ди­зельный двигатель.

Два включенных последовательно электродвигателя питаются током от генератора через выпрямитель. Ток всегда течет в одном и том же направлении через обмотки возбуждения (Е/Е). Направление тока может изменяться на противоположное в двигателе с помощью выключателей. G1- G4 и Д1-Д4, если машина поворачивается на месте, на 180^, или если  происходит переключение с переднего хода на задний ход, управ­ление машиной осуществляется контакторами 1G и 1Д.

Мощность двигателей регулируется широтно-импульсной модуляцией. Для обеспечения движения по шоссе и пересеченной местности на валах тяговых электродвигателей установлены двухступенчатые, понижающие планетарные редукторы с гидравлическим приводом, встроенным маслобаком и многодисковым тормозом. Так как износ дисков незначи­тельный, эти тормоза не требуют ремонтных и регулировочных работ.

У водителя немного органов управления: два рычага управления поворотом и акселератор. Водителю нет надобности выбирать передачу, трансмиссия автоматически изменяет передаточное отношение на веду­щие колеса во время движения. Эта конструкция чрезвычайно проста и требует минимального времени для обучения водителей. При необходи­мости любой другой член экипажа может выполнять обязанности водителя.

 

ПОДВИЖНОСТЬ

Значительное уменьшение веса и объема за счет исключения ряда узлов и агрегатов приводит к снижению боевой массы машины: боевая машина пехоты "Кобра-41" весит 8,5т, машина огневой поддержки "Кобра-90" - 9,5т. Это намного меньше боевой массы БТР LAV (12,3т) с колесной формулой 8х8 для корпуса морской пехоты США, который имеет эквивалентную защиту. Тем не менее, в состав боевого расчета БМП "Кобра-41" входят 2 члена экипажа и десять пехотинцев. Обе  ино­странные машины более компактны, чем машина LAY. Она имеет обитае­мое отделение объемом семь кубических метров, т.е. соотношение  по­лезного используемого объема к общему объему 7,5 : 10 (к примеру на БТР М113 это соотношение 4,9 : 10). С другой стороны, экипаж боевой машины огневой поддержки (БМОП) "Кобра-90" состоит из трех человек. На этой машине установлена башня, разработанная фирмой "Mecar ", с 90-мм пушкой "Kenerga". Привод башни электромашинной фирмы "АСЕС". На обеих машинах применены одинаковые автомобильные узлы и агрега­ты.

По своим характеристикам транспортный самолет С-5А "Гэлэкси" спо­собен перевезти 16 БТР пехотной роты и ещё иметь 60т. взлетного веса в запасе. Транспортный самолет С 141А способен перевезти че­тыре "Кобры", а С-130 "Геркулес" - две.

Оснащенный дизельным двигателем "Cummins" с турбонаддувом мощ­ностью 190 л.с., БМП "Кобра-41" и БМОП "Кобра-90" могут достигать скорости 46 км/ч по шоссе и иметь запас хода 600 км. Скорости пе­реднего и заднего хода одинаковые.

На БМП "Кобра-41" заднее расположение ведущих колес, а на БМОП "Кобра-90" - переднее. Подвеска БМП "Кобра-90" усилена гидравличе­скими амортизаторами на передних и задних катках.

На машинах "Кобра-90" установлена обрезиненная гусеница с парал­лельным резиново-металлическим шарниром (РМШ). Эти гусеницы с мини­мальным трением "сталь по стали", разработанные фирмой "ACEC", на 30% легче гусениц с ОМШ. Эта гусеница не сняла проблемы, связанные со сбросом гусеницы, которые очень часто имели место в течение 1960-х годов на БТР М114 США. Они также делают машины менее шумны­ми и обеспечивают им необходимую свободу действий при ведении раз­ведки, борьбы с танками противника, противодействии выполнению за­дач по артиллерийскому наблюдению противника. Легкий вес машин обес­печивает проходимость по слабым и песчаным грунтам с удельным дав­лением на грунт менее 0,4кг/см.

БМП "Кобра-41" способна преодолевать водные преграды без специаль­ной подготовки, благодаря двум гидрореактивным движителям электри­ческого типа с рабочим колесом с автоматическим регулируемым шагом. С другой стороны, "Кобра-30" для форсирования водных преград на пла­ву имеет встроенный плавучий экран. Компактный силуэт, подвижность и маневренность значительно повышают их уровень защиты. Они также легко маскируются.

 

 

РЕАЛЬНОСТЬ

До недавнего времени применение электрических трансмиссий на бро­нированных и гусеничных машинах оставалось нереализуемой идеей. Бла­годаря открывшимся возможностям современных технологических достиже­ний, теперь это уже реальность. Фирма "АСЕС" созданием удачной реаль­ной и легкой по массе электротрансмиссии открывает новую эру в раз­работке и производстве гусеничных бронированных машин, создавая их легче для выполнения некоторых конструктивных требований. Они бу­дут так же обеспечивать по соотношению "стоимость/эффективность" превосходство над другими типами трансмиссий. Таким образом, электрические трансмиссии боевых машин становятся, в определенной мере,  довольно заманчивыми, сокращая время на подготовку   специалистов, облегчая техническое обслуживание, и делают более экономичной и менее энергоемкой боевую машину.

 

Раймонд Селемонт. Armor, 1938, Jan./Feb., p. 34-39.

 

© BTVT.narod.ru