Тяжелый танк A7V

Этот танк наиболее интересен тем, что выпущенный Германией в 1917 году, он не был первым и на момент его разработки уже был хоть и небогатый, но определенный опыт применения танков противной стороной и выводы и обобщения по принципам компоновки танка можно было делать. (на фото справа: экипаж A7V у своего танка. Не хватает двух человек, видимо они заняты фотографированием).

Не смотря на это A7V можно приводить в качестве примера ужасной реализации компоновки.

Рисунок - Компоновка тяжелого немецкого танка A7V (продольный разрез)

Рисунок - схема размещения членов экипажа в танке A7V. A - командир танка; B - водитель; C - наводчик; D, F - пулеметчики; E - заряжающий; G – механики

В начале, справедливости ради, следует заметить, что в некоторой степени опыт разработки англичанами танков серии Mk немцы учли - они отказались от бортовых спонсонов с вооружением, значительно увеличивающих габариты, разработали более совершенные ходовую часть и трансмиссию, танком стало легче управлять.

Самым большим недостатком A7V является многочисленный экипаж (18 человек) и, как следствие, большие габаритные размеры. Основной причиной этого послужило крайне нерациональное размещение вооружения.

A7V наряду с пушкой, установленной как и у танка Менделеева в лобовой части корпуса, имеет шесть пулеметов. Пулеметы размешены по два на каждом борту и в корме, к каждому пулемету приставлено по два пулеметчика.

Размещение пулеметов таково, что, несмотря на их большое число, по одной цели могут вести огонь не более чем два пулемета (каждый имеет сектор стрельбы 90°), а сектор примерно в 90° вперед по ходу движения для пулеметного огня вообще недоступен.

Фото – Английский тяжелый танк Mk IV. Размещение вооружения в спонсонах не позволяет иметь большие секторы стрельбы, кроме того, значительно возрастает ширина танка

Ошибка разработчиков A7V состояла в том, что при той же компоновке ходовой части, трансмиссии и размещении пушки, пулеметов можно было бы иметь всего два в двух вращающихся башенках (это при условии, что необходимо обеспечить одновременный пулеметный огонь по обоим бортам танка), кроме того, на один пулемет в танке достаточно иметь одного пулеметчика. Таким образом, можно было бы охватить пулеметным огнем 360°, а большинство секторов стрельбы перекрывать огнем обоих пулеметов. Кроме того, экипаж, при уменьшении числа пулеметов до двух, сократился бы на восемь человек, а при условии один пулеметчик на один пулемет - на 10 (!!!) человек.

А теперь представьте себе насколько можно уменьшить внутренний объем танка, а соответственно его габаритные размеры и массу, при уменьшении численности экипажа на 10 человек…

"Рено" FT-17

Этот танк уникален тем, что стал первым серийным танком, выполненным по так называемой классической схеме компоновки, которая заключается в том, что вооружение расположено в бронированной башне кругового вращения, отделение управления расположено в передней части корпуса, боевое - посередине, а моторно-трансмиссионное (МТО) - в корме. Танк получился настолько удачным, что использовался в некоторых странах до 40-х годов и был использован как прототип для создания легких танков в других странах. Отечественное танкостроение начинало свое развитие с клонов FT-17 - танков серии М ("Русский Рено", первый экземпляр серии М имел известное любителям БТВТ название "Борец за свободу тов. Ленин"), дальнейшим потомком FT-17 был первый советский серийный танк МС-1 (Т-18).

Подавляющее большинство современных танков имеют классическую компоновку.

Преимущества и недостатки танков с классической компоновкой рассмотрим ниже при рассмотрении компоновок танков периода второй мировой войны.

Рисунок - продольный разрез легкого танка М

Довоенные танки (20-30-е гг.)

С точки зрения развития компоновки довоенный период характеризуется активным поиском наиболее подходящей для танка как общей компоновки, так и частных компоновок его отделений.

В первую очередь большое внимание уделялось повышению подвижности танка и его огневой мощи. Как правило, довоенные танки имели противопульное бронирование.

Несмотря на то, что танки классической однобашенной компоновки появились еще в первую мировую войну, в 20-е - 30-е не было единого мнения об общих принципах компоновки. Наряду с существованием различных, часто противоречащих друг другу, взглядов на боевое применение, накладывались еще и различные варианты реализации этих взглядов в компоновке.

Так, например, во многих странах считалось, что танки предназначенные для действий по прорыву укрепленной обороны противника должны иметь высокую огневую мощь (что в принципе само по себе верно) и для этого должны нести большое число пушечно-пулеметного вооружения. В отличие от первых танков, в которых большое число вооружения было размещено нерационально с малыми секторами огня, в предвоенный период была модной концепция размещения вооружения в нескольких башнях - многобашенные танки. Опытный пятибашенный танк был сделан в 20-х годах в Англии - А1Е1 "Индепендент". В Германии в 30-гг было сделано несколько опытных образцов трехбашенного танка известного нашему читателю под наименованием "Рейнметалл". Свои многобашенные танки были у Франции и Японии, но в передовых рядах, как обычно, были советские танкостроители, у нас, в отличие от зарубежных коллег, которые, как правило, ограничивались выпуском не больше десятка многобашенных танков, пятибашенный тяжелый Т-35 и трехбашенный средний Т-28 производились серийно. Кроме того, нетипичным представителем многобашенных танков был потомок английского "Виккерса" легкий двухбашенный Т-26.

Недостатки многобашенных средних и тяжелых танков известны, они взаимосвязаны и вытекают друг из друга:

• значительные габариты машины;
• высокая масса;
• низкая подвижность в основном из-за чрезмерной длины и низкой поворотливости;
• слабое противопульное бронирование;
• большой экипаж и сложности в управлении вооружением в бою;
• невозможность установки длинноствольных пушек большого калибра.

Если же принять многобашенную компоновку за основу, то компоновка, например Т-35 имеет определенные преимущества: у него башни расположены так, что для всего вооружения обеспечивается довольно большой сектор стрельбы в горизонтальной плоскости, а главная башня с 76.2-мм пушкой приподнята над остальными и имеет круговое вращение.

Рисунок - Тяжелый танк Т-35

Дальнейшим развитием многобашенной компоновки были двухбашенные опытные танки СМК и Т-100, которые в отличие от остальных многобашенных танков имели противоснарядное бронирование. Однако они оказались очень тяжелыми, большими и малоподвижными.

К концу 30-х годов уже окончательно сформировались два типа классической компоновки - так называемая "классическая", о которой мы уже говорили, и классическая компоновка с передним расположением трансмиссии, которую часто называют "классической немецкой".

Танки второй мировой войны

Классическая компоновка с передним размещением трансмиссии
или "классическая немецкая компоновка".

Такая компоновка была характерна для немецких (Pz. III, Pz.V "Пантера" и др.) и американских танков ("Шерман"). Применение компоновки с передним размещением трансмиссии было обусловлено некоторыми преимуществами, которые она дает, а именно:

• совмещение отделения управления с трансмиссионным сокращало общее число изолированных отделений, что способствовало уменьшению общей длины танка и установке простых приводов управления трансмиссией, кроме того, позволило иметь боевое отделение достаточно большого объема;
• тяжелую башню можно было разместить по центру корпуса танка, что позволяло: установить длинноствольную мощную пушку незначительно выступающую за габариты корпуса танка; более равномерно распределить массу танка по опорной поверхности танка; люк механика-водителя можно было разместить на подбашенном броневом листе.

Недостатками компоновки с передним размещением трансмиссии были:

• увеличенная высота силуэта машины. Карданный вал, проходящий от двигателя к трансмиссии под поликом боевого отделения, поднимал его относительно днища до 300-500 мм, а как нам известно из теории компоновки, кроме того заряжающему нужна высота в боевом отделении в 1.6-1.7 м;
• установка агрегатов трансмиссии впереди корпуса не позволяла иметь форму носа с большими углами наклона для повышения снарядостойкости корпуса. Возрастала опасность поражения ведущих колес и бортовых редукторов. Кроме того, попадание снаряда в лобовую часть корпуса и без пробития брони могло вызвать поломку агрегатов трансмиссии, их сдвиг относительно мест посадки и нарушение центровки, что опять же приводило к поломке и вызывало остановку танка на поле боя;
• размещение трансмиссии рядом с членами экипажа снижало эргономические показатели обитаемости - коробка передач была постоянным источником шума и тепла, отвод которого был крайне затруднен;
• затруднены были условия демонтажа агрегатов трансмиссии и двигателя.

Кроме преимуществ и недостатков, которые присущи танкам немецкой компоновки вообще, хочется остановиться на некоторых примерах реализации как общей компоновки, так и частных компоновок в конкретных машинах.

Как правило, у немецких танков лобовое бронирование корпуса имело практически вертикально расположенные броневые листы. Исключение составляет тяжелый (по нашей классификации) танк Pz. V "Пантера", имевший схожую с Т-34 форму передней части корпуса с наклоном в 55-57° (у Т-34 - 60°) относительно вертикали, и его наследник - Pz. VI Ausf.B "Королевский Тигр". Однако дальнейших резервов по увеличению угла наклона лобовых броневых листов, из-за расположенной впереди трансмиссии, они практически не имели.

Для танков Pz. III и Pz. IV было характерно большое число люков и лючков в корпусе и башне. С одной стороны это облегчало посадку и высадку экипажа и облегчало доступ к агрегатам танка, а с другой - снижало бронестойкость корпуса и повышало затраты при производстве. До сих пор существует много сторонников утверждения, что преимущества большого числа люков и лючков на Pz. III и Pz. IV перевешивали недостатки, однако я склонен считать, что немцы, значительно сократив число люков в "Пантере" и "Тигре" по сравнению с предыдущими машинами, решили по-другому.

Одним из существенных недостатков компоновки "Тигра" и "Пантеры" был большой объем, который занимала подвеска внутри корпуса. Так, например, у "Пантеры" при восьми балансирах на борт, каждый балансир был связан с двумя торсионными валами, расположенными у днища корпуса. Всего получаем частокол из 32 валов, пространство между которыми использовать практически невозможно, а по высоте они занимают не менее 150 мм внутри корпуса танка вынуждая таким образом увеличить его высоту на эту величину (вспомните о соотношении влияния на массу корпуса его ширины, высоты и длины!).

Рисунок - схематичный продольный разрез танка Pz. V "Пантера"

Самым уникальным, по реализации основной задачи компоновки (получение наиболее высоких показателей боевых свойств танка при заданных массе и габаритах), мне представляется немецкий "Тигр". Наряду с перечисленными ранее недостатками, "Тигр" имел ужасные с точки зрения компоновки пропорции габаритных размеров корпуса, в результате чего был слишком перетяжелен (боевая масса 56 т). Например, ИС-2, имевший схожие с "Тигром" характеристики защиты и более мощную пушку (калибр 122 мм против 88 мм), был легче на 10 тонн и всего на 1.2 тонны тяжелее "Пантеры".

Уникальность компоновки "Тигра" в том, что он слишком короткий! И в этом одна из причин его недостатков. Да, не смотря на то, что "Тигр" имел очень большие габаритные размеры, по длине его корпус был короче того же более легкого ИС-2. Давайте вспомним, в какой пропорции соотносятся массы при изменении длины, ширины и высоты корпуса для современных танков: 1:3:7 (для "Тигра" значения могут быть несколько другими, но характер соотношения примерно тот же). Т.е. вместо того, чтобы удлинить танк (а из соотношения видно, что увеличение высоты корпуса на 10 см равнозначно по массе примерно 70 см длины) немецкие конструкторы сделали его слишком высоким и широким, в результате чего значительно перетяжелили машину. Кроме того, для обеспечения низкого удельного давления на грунт необходимо иметь достаточно большую длину L опорной поверхности и ширину гусениц. Так как сам танк получился коротким, то и длина L была небольшой, в результате чего, для обеспечения достаточной площади опорной поверхности пришлось значительно увеличивать ширину гусениц. "Тигр" получился настолько широк, что для обеспечения перевозки по железной дороге пришлось предусмотреть возможность замены боевых гусениц на более узкие транспортные.

Послевоенные танки

Послевоенный период развития компоновки танка характеризуется победой классической компоновки. В подавляющем большинстве стран практически все средние и тяжелые танки по сегодняшний день выполнятся по классической компоновке.

Большая часть перечисленных ранее проблем классической компоновки была решена уже во второй половине второй мировой войны (танк Т-44).

Отечественное танкостроение в послевоенный период характеризуется дальнейшим совершенствованием компоновки Т-34. По сравнению с Т-34 заметно уменьшается высота танка, значительно уменьшается объем МТО, вводится торсионная подвеска.

Рисунок – Танки Т-34-85 и Т-44.
Хорошо заметно снижение силуэта Т-44 и значительное
уменьшение габаритных размеров его корпуса

На танках Т-44 и Т-54 была применена улучшенная компоновка с поперечным расположением 12-цилиндрового V-образного дизельного двигателя. Двигатель был объединен с трансмиссией в единое моторно-трансмиссионное отделение, в результате длина МТО уменьшилась на 650 мм. Это позволило удлинить боевое отделение до 30% длины корпуса, почти на 250 мм увеличить диаметр башенной опоры и впервые установить на средний танк мощную 100-мм пушку вместо 85-мм на Т-34-85. Одновременно башня была смещена к корме танка и люк механика-водителя с лобового наклонного броневого листа перенесен на подбашенный лист. Исключение пятого члена экипажа, удаление боеукладки с полика боевого отделения, перенос вентилятора с коленчатого вала двигателя на кронштейн кормы и сокращение габаритной высоты двигателя, а также то, что двигатель был установлен между торсионными валами (что для Тигра и Пантеры в принципе было бы невозможно) обеспечило уменьшение высоты корпуса танка Т-54 по сравнению с Т-34 примерно на 200 мм, сокращение забронированного объема примерно на 2м³ и усиление броневой защиты более чем в два раза при увеличении веса лишь на 12%.

Рисунок - схематичный продольный разрез танка Т-54

В начальный период после второй мировой войны тенденции развития компоновок корпусов и башен танков в большинстве танкопроизводящих стран были в основном схожи.

Бронекорпуса в большинстве случаев были выполнены с большими углами наклона лобовых броневых листов, применялось дифференцирование бронирования, для размещения башни с мощным вооружением необходимо иметь башенную опору большого диаметра, для этого стали применять местные уширения корпуса под башней. В большинстве случаев послевоенные танки получили клиновидную форму носа корпуса, но были и "вариации на тему". Для обеспечения достаточного внутреннего объема при минимальной площади наружной поверхности бронирования форма корпуса должна быть близкой к эллиптической. Так, например, "корабельная" носовая часть корпуса танка ИС-3 со скошенными углами по сравнению с простой клиновой формой танка Т-62 при равных забронированном объеме и защите позволила получить экономию стали около 0.8 т. На американских "Паттонах" применялась литая лобовая часть корпуса эллипсоидной формы.

В то же время корабельная и эллипсоидная формы носовой части корпуса имели и недостатки. Корабельная форма значительно усложняла производство, увеличение числа сварных швов приводило к ухудшению защиты в местах сварки и повышало местные напряжения в броне в результате термического воздействия при сварке. Эллипсоидная форма, как и корабельная, приводила к усложнению производства (крупногабаритное литье деталей сложной пространственной формы), бронезащита ухудшалась за счет меньшей стойкости литой брони по сравнению с катанной, что сводило на нет выигрыш массы полученный за счет формы корпуса.

Башни, как правило, выполнялись литыми. Практически во всех странах башням придавалась обтекаемая форма для обеспечения высокой бронестойкости при различных углах обстрела и минимизации площади брони при заданном внутреннем объеме. Бронирование башен, как и корпусов, выполнялось дифференцированным с наибольшей толщиной брони в лобовой части.

Типичные послевоенные танки классической компоновки - советские Т-54, Т-55 и Т-62, американские М 26, М 48 и М 60 английский "Чифтен", западногерманский "Леопард-1", французский AMX-30.

Среди послевоенных танков оригинальностью компоновки отличается французский легкий танк АМХ-13. Он имеет компоновку с передним расположением МТО, башня смещена к корме. Впервые в танкостроении в серийной машине вместо заряжающего применен механизм заряжания. Механизм заряжания АМХ-13 первого типа - с жесткой связью механизированной укладки с люлькой пушки и постоянной траекторией выстрела при любом угле наведения. Для реализации возможности механизированного заряжания вертикальное наведение пушки выполнено за счет применение качающейся башни. Такое техническое решение позволило иметь довольно простой механизм заряжания при высокой скорострельности. В то же время, его недостатками являются: малая вместимость качающейся механизированной боеукладки, снижается плотность компоновки, нарушается уравновешенность пушки по мере расхода выстрелов.

Рисунок - Схематичный продольный разрез танка АМХ-13

Современные танки

В основном общая компоновка большинства современных основных танков осталась все той же классической. За прошедшее после второй мировой войны время улучшались частные компоновки, возросла подвижность, значительно возросли огневая мощь и защита танков при незначительном росте массы.

Значительное влияние на компоновку оказало появление ОМП и зажигательного оружия. Для защиты от проникающей радиации начали применять подбой и надбой из углеродистого материала. Для защиты от радиационного заражения и отравляющих веществ применяется герметизация танка и создание подпора (избыточного давления) воздуха в обитаемых отделениях с использованием фильтро-вентиляционной установки.

В последнее время окончательно оформились различия между советской и западной школами танкостроения.

Зарубежные ОБТ классической компоновки

Как и в СССР на Западе серийно производились ОБТ в основном классической компоновки.

Главное отличие большинства основных боевых танков Запада - большие внутренние объемы и, как следствие, в среднем в полтора раза большая масса по сравнению с отечественными аналогами.

Развитие как противотанковых средств, так и основного вооружения танков, которые имеют высокие характеристики бронепробиваемости, вынудило значительно повышать защиту танков. Простое повышение толщины гомогенной стальной брони не позволило в полной мере решить эту задачу. Для увеличения стойкости брони при меньшей ее массе стали применять комбинированное многослойное бронирование, которое на Западе называют броня типа "Чобхэм" по названию комбинированной английской брони.

Это оказало непосредственное влияние на развитие компоновки. Так как производство литой комбинированной брони вызывает большие трудности, от литых башен и корпусов пришлось отказаться в пользу сварных. Современные зарубежные танки имеют угловатые формы башни с большими углами наклона (английский "Челленджер", американский М1 "Абрамс", немецкий "Леопард-2"). В этом смысле стоит объясниться насчет "Леопарда-2", ведь лобовая броня башни у него расположена вертикально. Дело в том, что угол наклона лобовой броне башни был придан не по вертикали, как это обычно делают, а по горизонтали. Если посмотреть на башню "Леопарда-2" в плане сверху, то она напоминает клин, в вершине которого расположена пушка.

Рисунок - Схематичный продольный разрез послевоенных и современных танков. Обратите внимание на габаритные размеры танков. Отчетливо прослеживается значительно меньший объем МТО советских танков как по абсолютной, так и по относительной величине

Общей тенденцией современных зарубежных танков стало использование развитых кормовых ниш башни. Кормовая ниша позволяет компенсировать неуравновешенность башни и увеличить объем боевого отделения, улучшаются условия работы заряжающего (М1 "Абрамс", "Леопард-2") или имеется возможность использовать более простой механизм заряжания ("Леклерк") по сравнению с МЗ или АЗ конвейерного типа. Но это не лучшее решение - увеличивается высота и масса башни, повышается ее момент инерции и уязвимость от огня противника, усложняется организация воздушного потока для охлаждения МТО, расположенного в кормовой части корпуса.

Из современных ОБТ классической компоновки наиболее интересным с критической точки зрения я считаю американский М1 "Абрамс". В этом смысле подход к реализации компоновки "Абрамса" напоминает реализацию компоновки "Тигра" - получился мощный среди своих современников танк при наличии явных просчетов в компоновке. "Абрамс" имеет следующие недостатки:

• Явно завышенные габаритные размеры и, как следствие, масса. Даже не смотря на то, что М1 на 0.9 м ниже своего предшественника М60, его габаритные размеры превышают допустимые по железнодорожному габариту. Основными видами транспорта являются морской и автомобильный. По воздуху М1 можно транспортировать только двумя типами самолетов американских ВВС и только один танк за рейс.
• Очень большой объем МТО. МТО занимает практически половину корпуса по длине и вдобавок высота корпуса в районе МТО значительно больше по сравнению с высотой корпуса в его передней части (справедливости ради следует заметить, что передняя часть корпуса "Абрамса" довольно низкая, что достигнуто применением положения механика-водителя полулежа). При рассмотрении компоновки МТО "Абрамса" возникает ощущение, что конструкция отдельных элементов силовой установки и силовой передачи (трансмиссии) прорабатывалась тщательно, а компоновке МТО в целом внимание не уделялось. Кроме того, вызывает недоумение установка в трансмиссии танка с ГТД гидродинамической передачи (гидротрасформатора), что для танков с ГТД, в отличие от танков с дизелями (например "Леопард-2"), смысла не имеет.
• Непозволительно большой зазор между бронированием корпуса и башни. Зазор настолько велик, что попасть под башню "Абрамса" опытный наводчик может и на довольно большом расстоянии (для этого можно целиться в верхний лобовой лист расположенный под очень большим углом – если произойдет рикошет, то обязательно под башню). В этом случае не помогут ни высокое бронирование лобовой детали корпуса, ни толстая броня башни. Кроме того, в отличие от данных, приводимых в популярной западной литературе, об уничтожении "Абрамсами" десятков иракских танков Т-72 на больших дистанциях, по данным советских военных советников зафиксировано всего три боевых столкновения между Т-72 и "Абрамсами" без участия третьих сил (авиация, вертолеты, расчеты ПТРК и пр.). Абрамсы, при столкновении с Т-72, во всех трех случаях действовали очень просто - задним ходом, чтобы не подставлять борт, уходили с поля боя.