Вооружение и системы обнаружения и наблюдения
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Всероссийская олимпиада школьников
«Шаг в будущее, Космонавтика»
Концепция, внешний облик и основные технические решения для перспективного основного боевого танка
Автор: Лукин Сергей Денисович, ГБОУ Школа №56 имени академика В.А.Легасова, класс 11, г. Москва
Научный руководитель: Малов С.Е., преподаватель физики ГБОУ Школы №56 имени академика В.А.Легасова
Москва
2021 г.
Содержание
Введение...................................................................................................................................................3
Концепция и конструктивные особенности.........................................................................................3
Основная особенность конструкции, шасси и МТО......................................................................3
Экипаж танка......................................................................................................................................5
Системы выведения информации.....................................................................................................6
Защищенность.....................................................................................................................................6
Вооружение и системы обнаружения и наблюдения......................................................................8
Концепция тактики применения и выгоды от производства..............................................................9
|
|
|
Заключение............................................................................................................................................10
Список литературы...............................................................................................................................10
Приложения...........................................................................................................................................11
Введение
С самого появления танков их конструкция развивалась по трем основным направлениям, актуальным и в наши дни. Это огневая мощь, защищенность и мобильность. Но с течением времени к этим требованиям добавлялись и другие, не такие глобальные, но от этого не менее значимые. Например, удобство работы экипажа сейчас является одним из важнейших критериев при разработке и модифицировании ОБТ.
Развитие послевоенной бронетанковой техники пошло двумя путями — отечественным (то есть путем сжатия габаритов и уменьшения массы при сохранении высоких ТТХ, но в жертву принесены удобство работы экипажа и внутренние объемы) и западным (удобство работы экипажа, защищенность башни, внутренний объем и хорошие УВН, в жертву принесены габариты, масса и защита корпуса). Например, Leopard 2A6/2A7 при впечатляющей защите башни и роскошном обитаемом отделении, весит порядка 65 тонн (а модификация 2А7+ перевалила за 67 тонн). Машины отечественной разработки напротив, держатся в 50-тонной весовой категории, но обитаемость у них значительно ниже, чем у визави (Т-90МС, например, весит 48 тонн).
|
|
|
Основной целью проекта было объединить наработки двух школ танкостроения, максимально использовав плюсы обеих, при этом компенсировать минусы. Ближе всех к этой концепции оказался японский ОБТ Type 10 (рис. 1), при массе в 44-48 тонн сохранивший неплохую защищенность и высокую мобильность, а также высокую огневую мощь. Конструкция этого танка повлияла на некоторые технические решения и облик проекта. Безусловно, наибольшее влияние оказал Т-90М (рис. 2) (так как проект разрабатывался для отечественного ВПК и для отечественной же логистической системы), а также Т-14 (рис. 3). Мною была поставлена задача — разработать универсальный ОБТ-платформу массой до 50-51 тонны. Во главу угла ставилось именно снижение массы и габаритов без ущерба другим ТТХ. Также важным требованием было обеспечение возможности вести огонь из за холмов и других возвышенностей (то есть обязательным критерием стали хорошие УВН вверх и вниз).
Данная работа представляет собой техническое описание разработанного ОБТ по подготовленным мною чертежам, а также выводы о возможностях его применения в бою и перспективы развития проекта под рабочим наименованием "Проект 10-1".
|
|
|
Концепция и конструктивные особенности
Основная особенность конструкции, шасси и МТО
Компоновка прототипа — лафетная с передним расположением капсулы экипажа, в целом аналогична таковой у Т-14 "Армата". Имеет следующие габариты:
Длина (корпуса/с пушкой вперед/башни/базы), мм: 6600/9650/4610/4150
Ширина (общая/башни/колеи/гусеницы), мм: 3500/2930/2775/650
Высота (по крыше башни/общая/по крыше корпуса), мм: 2020/2850/1325
Клиренс, мм: 400±150
Шестью сдвоенными обрезиненными опорными катками (внешний диаметр 670 мм) он практически полностью унифицирован с поздними представителями Т-серии (диаметр тот же, но конструкция несколько отличается ввиду большей массы машины) (рис. 6, 7). Их подвеска может быть как индивидуальной торсионной (с гидроамортизаторами рычажно-лопастного типа на всех катках) по типу Т-серии (рис. 4), так и индивидуальной гидропневматической по типу японского Type 10 или шведского Strv-103 (рис. 5). При первом варианте торсионы расположены параллельно во всю ширину корпуса, сдвиг между осями 75 мм (рис. 7). При втором случае катки располагаются без сдвига (с ориентировкой на левый борт). Ведущие колеса (диаметр по зубцам 725 мм) заднего расположения, зацепление цевочное, зубчатые венцы съемные. Направляющее колесо переднего расположения (диаметр 550 мм), три поддерживающих катка (диаметром 225 мм) и выемки ведущего колеса образуют горизонтальную прямую. Ширина трака 650 мм (уширение на 70 мм по сравнению с Т-90 связано с возросшей на 5-6 тонн массой при почти неизменной длине базы). Танк оборудован системой ОПВТ, штатно закрепленной на левом борту башни (рис. 6).
|
|
|
Для сохранения относительно невысокой массы и габаритов мне пришлось изменить форму "тумбы" башни (рис. 7). При внешнем диаметре погона башни в 2100 мм и диаметре в свету 1800 мм, сама тумба имеет чашеобразную форму (по габариту отката орудия) (рис. 8). Такое техническое решение стало осуществимым при реализации лафетной компоновки и размещении 100% боекомплекта в башне. Также была изменена форма капсулы экипажа (задняя стенка гнутая). В результате этих манипуляций под башней высвободилось более 1,3 кубометров (при габаритной высоте тумбы в 810 мм)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
где 
, 
и 
— объемы сегментов чашеобразной тумбы башни
— предполагаемый объем цилиндрической тумбы башни в сумме с пространством вокруг нее (прямоугольный параллелепипед, описанный вокруг цилиндрической тумбы)
— выгодный объем, являющийся разностью и , , , что видно из формулы (5). Этот объем используется для размещения топливных баков, систем охлаждения двигателя, а также вычислительных систем. В качестве силовой установки был выбран многотопливный дизель А-85-3А (12Н360А) (Рис. 9), развивающий мощность в зависимости от форсирования 1350 лс, 1500 лс или 1800 лс (992,94 кВт, 1103,27 кВт или 1323,92 кВт соответственно). Трансмиссия предполагается в нескольких вариантах: "гитара" (унифицирована по большинству узлов с Т-72/Т-90), гидромеханическая, планетарная и бесступенчатая. Основное требование к трансмиссии — ее автоматизация при сохранении должной надежности, а также обеспечение скорости хода вперед по шоссе до 90-95 км/ч. При массе в диапазоне от 49,1 до 50,6 тонн этот показатель весьма неплох. Удельная мощность считается по формуле
(7)
Она колеблется:
При форсировании в 1350 лс в диапазоне от 26,68 лс/т до 27,5 лс/т;
При форсировании в 1500 лс в диапазоне от 29,64 лс/т до 30,55 лс/т;
При форсировании в 1800 лс в диапазоне от 35,57 лс/т до 36,66 лс/т.
При максимально возможной тяговитости двигателя показатели удельной мощности характерны скорее для легких танков и превосходит показатели практически всей существующей на данный момент времени бронетехники. Расход топлива двигателя в стендовых условиях колеблется в районе 240-250 л/ч. Ходовые испытания дают расход от 300 л/100 км. Следовательно, для приемлемого запаса хода (от 500 км) объем баков составит от 1500 л и более. Я остановился на 1900 л. масса вычисляется по следующей формуле
(8)
Это даст при заполнении бензином около 1350 кг, а при заполнении дизтопливом 1580-1635 кг. Часть баков расположена сзади тумбы башни, часть находится с внутренней стороны днища, экранируя экипаж, часть — под броней лба (также экранировка от кумулятивных снарядов) (рис. 7). Система пожаротушения разбита на три независимых блока (башня, МТО, капсула экипажа). Также предусмотрены 2 топливные бочки по 200 или 250 л каждая (их штатные крепления видны на рис. 6 и 7). На задней части левой надгусеничной полки устанавливается вспомогательная силовая установка ДГУ7-27 мощностью 9,5 лс (7 квт).
Экипаж танка
Одно из самых противоречивых решений — экипаж, точнее его состав. По причине экономии внутреннего объема (и, как следствие, массо-габаритных параметров) из экипажа был исключен наводчик. Это повлекло как позитивные последствия (рационализация объемов, увеличение защиты экипажа), так и негативные (перегруженность командира и увеличенное время полевого ремонта). Но, благодаря повышенной автоматизации, перегруженность командира практически полностью нивелируется. С точки зрения обитаемости обеспечен небывалый комфорт (а это невероятно важно в многодневных операциях), ведь на каждого человека приходится 960 мм ширины (580-650 мм с учетом оптимального положения экипажа и внутренних модулей), 1750 мм длины и 920 мм высоты (по крайним точкам) (рис. 7). Экипаж находится в полулежачем положении, что исключает повышенную нагрузку на мышечный корсет, как следствие снижается влияние усталости.
Системы выведения информации
Комфорту ведения боя также способствует система получения данных. Основным решением, облегчающим работу командира, является свободный поиск целей. Используя данные собственных средств обнаружения, а также информацию от других машин (принцип сетецентрической войны), компьютер строит поле боя, отмечая на нем силы противника и по возможности определяя их тип. На карте со стороной в 3000 м, помещенной в правый нижний угол основного экрана, отображается расположения сил союзника (определяемых с помощью системы "свой-чужой") и противника. В боевом режиме обновление происходит раз в 5-6 секунд. Также есть функция слежения, т.е. постоянного ведения целей (количество зависит от модификации систем обнаружения, их занятости, местоположения машины, а также их целостности) (рис. 10). В работе комплекса возможны ошибки, такие как "ложная тревога" (т.е. программа принимает посторонний объект за цель) или несрабатывание вследствие хорошей маскировки противника. Следует отметить, что работа программы является лишь концепцией, на данный момент самой ее нет. Довольно близкими параметрами обладает СУО Т-14, поэтому внесение таких функций в ее работу должно занять меньше времени, чем создание с нуля.
Информация будет выводиться на основной сенсорный ЖК экран с фильтром для возможности долгой работы за ним и ударопрочным стеклом. Основные данные идут в нижней "полосе" экрана (но достаточно крупно). Управление системами вооружения будет осуществляться при помощи джойстика (изначально установлен под правую руку, есть возможность переместить на левую сторону).
Место механика-водителя (слева от оси машины) оборудовано несколько скромнее. В качестве основных органов управления выступают Т-образный руль и педали газа и тормоза, а также рукоять переключения направления хода. В целом управление максимально унифицировано с подобным у автомобилей или новейших ОБТ. Информация выводится на экран, аналогичный командирскому. Принцип выведения важнейшей информации тот же. Отдельного внимания заслуживает функция оптимизации маршрута. Компьютер сверяется с картой и отмечает опасные участки (например, обрывы, глубокие реки, болота), труднопроходимые участки (густые леса, водоемы средней глубины) и потенциально опасные участки (большие открытые пространства, места с потенциально перекрестным огнем).
Работа этой программы, как и описанной несколько выше, исключительно концептуальна. Также при движении назад в левом нижнем углу появляется вкладка с видом кормовой камеры. Безусловно, основные функции продублированы на аналоговых системах, во избежание "ослепления" при неожиданном отключении электроники.
Защищенность
Сразу уточню, что состав комбинированной брони высчитать невероятно сложно, и делается это на суперкомпьютерах, а потом тестируется на полигонах. Именно поэтому я введу аббревиатуру ГТ (габаритная толщина), не уточняя стойкости, состава и прочее, градусная мера измеряется по отношению к горизонту. Толщина взята из исследований кострукций существующих образцов бронетехники.
Лоб корпуса выполнен клиновидным (рис. 7) с большой площадью верхней лобовой детали толщиной 230 мм ГТ под углом 69 ̊. Ее площадь составляет около 2/3 площади лобовой проекции корпуса, на ней закреплены блоки ВДЗ "Малахит". Нижняя лобовая деталь наклонена на -53 ̊, при этом имеет толщину 350 мм ГТ, снаружи крепится ковш-отвал. Многослойная защита выполнена модульной и держится на болтах, поэтому при необходимости ее замена производится экипажем за сравнительно короткий срок. Это также обеспечивает возможность модернизации бронирования без серьезных изменений в конструкции.
Борта корпуса не однородны, они различаются как по толщине, так и по составу бронирования. Если в районе МТО и под башней защита выполнена из гомогенной бронестали (90 и 95 мм соответственно), то в районе капсулы экипажа присутствует "выемка", в которой крепятся блоки комбинированной брони толщиной 150 мм ГТ с подложкой толщиной 50 мм (рис. 7). Это резко повышает выживаемость экипажа при обстрелах на довольно больших курсовых углах (до 30-35 ̊ от продольной оси танка). Борта по всей длине прикрыты экраном толщиной 50 мм с ВДЗ "Малахит". Корма выполнена единым листом толщиной 60 мм под углом -27 ̊. Днище -- V-образное, толщиной 60 мм, а в районе капсулы экипажа к ним добавляются 30 мм на расстоянии 50 мм (именно между ними расположен бак с топливом). Это обеспечивает максимальную защиту от мин. Крыша МТО составляет 35 мм, остальная — 60 мм. "Спинка" капсулы выполнена гнутым листом толщиной 30 мм. Изнутри на всей поверхности капсулы закреплен кевларовый подбой 10 мм толщины.
Башня сложной формы с большими углами наклона и внушительной кормовой нишей (рис. 6, 7). Для экономии массы основная площадь выполнена листами с углом наклона 79,5 ̊ и углом подворота 35 ̊ толщиной 185 мм ГТ. Для орудия выполнен специальный "горб" с толщиной лба 350 мм ГТ под углом 63 ̊, маска орудия до 190 мм ГТ. Скос "горба" выполнен единым листом 110 мм ГТ под углом 80 ̊. Обратные скосы имеют очень небольшую площадь и внушительную толщину (под орудием 215 мм ГТ и угол -60 ̊, под основными скосами 190 мм ГТ и угол -60 ̊ при подвороте в 35 ̊). Единственной уязвимостью (если ее можно так назвать) является тумба ЗПУ (основной лист 230 мм ГТ при 45 ̊ наклона, скосы 180 мм ГТ при том же угле и 58 ̊ подворота). Ее отличает относительно небольшой размер при неплохой защищенности.
На всех перечисленных поверхностях установлены блоки ДЗ "Малахит", а сама броня обладает модульной конструкцией (как и лоб корпуса). Борта башни защищены всего 100 мм гомогенной брони (на основной площади присутствуют 60 мм экраны с ДЗ "Малахит"). Борта "горба" защищены 110 мм брони и той же ДЗ, борта кормового свеса, как и его корма, составляют лишь 85 мм под прямым углом. Остальные листы кормы не превышают по толщине 60 мм. Крыша башни в передней ее части защищена 90 мм гомогенной стали и ДЗ, кормовой свес же защищен сверху всего 55 мм стали, а снизу — 30 мм. Основной особенностью такой конструкции башни является снижение ее площади при опускании орудия (основная площадь практически башни пропадает на максимальных значениях УВН вниз). Также танк оборудован КАЗ "Афнганит".
Вооружение и системы обнаружения и наблюдения
В качестве основного вооружения была выбрана пушка 2А82 длиной 7000 мм (56 калибров) (Рис. 11). На данный момент она является лучшей в своем классе и превосходит на 15-30% все пушки существующие танков НАТО (конкуренцию ей составляет лишь пока что несерийная Rh-130). Особенности конструкции данного проекта позволяют ей склоняться на 10 ̊ вниз и на 15 ̊ вверх (рис. 7). Таким образом, реализована тактика стрельбы из-за препятствий без увеличения высоты до предельных значений (напомню, что высота по крыше составляет лишь 2020 мм (по "горбу" 2250 мм). В целом, по вооружению разработка будет соответствовать Т-14, за исключением УВН и более совершенной СУО (на первых порах можно ставить и аппаратуру от существующего ОБТ).
Также есть возможность установки орудия более крупного калибра (при переделке "горба" и крепления свеса) с соответствующей заменой кормового свеса, выполняемого отдельным модулем и разделенного на 4 "отсека" (рис. 7). В двух задних "отсеках" размещаются по 8 снарядов в шахматном порядке (три ряда, 3-2-3), в передних — по 5 (два ряда, 2-3). Подача в транспортер происходит под действием силы тяжести самих снарядов. Заряжание унитарное, что накладывает ограничения на конструкцию орудий (придется разрабатывать вариант для унитарного заряжания, как с пушками 2А20/2А21 для Т-62 и Т-64 соответственно). Также минусом можно считать меньшую вариативность боекомплекта. Но преимущества стоят того. Это и безопасность экипажа, и скорость перезарядки всего АЗ (свес выполняется отдельным модулем и может заменяться на аналогичный, но с полным боекомплектом, в течение 5-10 минут при помощи спецмашины или 10-15 минут при помощи БРЭМ), а также возможность модернизации (для увеличения боекомплекта или установки орудий бόльшего калибра) без существенных изменений в конструкции.
Вспомогательное вооружение весьма вариативно. "Жестко закрепленным" является лишь 7,62 мм спаренный пулемет ПКТМ с боекомплектом в 1000 выстрелов (Рис. 12). Также в базовой комплектации присутствуют: 12,7 мм пулемет КОРД с боекомплектом 450 выстрелов (но в непосредственном доступе лишь 150 из них) на унифицированной с Т-14 ЗПУ (Рис. 13) и 12 81 мм гранатометов по бортам башни (рис. 6). Но диаметр тумбы ЗПУ в 675 мм позволяет ставить туда разнообразное вооружение (от ПКТМ до пушек калибром 20-23 мм, автоматических гранатометов или малогабаритных ЗРК, а также комбинаций этих вооружений), что способствует вариативности применения данного проекта. 81 мм гранатометы могут быть заменены на автоматические (например, серии АГС) или западные аналоги, а также демонтированы совсем. И, конечно же, вооружение надо наводить.
В качестве основного прицела используется "Сосна-У" с углом зрения в 190 ̊ (Рис. 14). Дублируется прицелом на ЗПУ с углом вращения без поворота тумбы в 180 ̊и 360 ̊ — с поворотом (рис. 6). В качестве запасного прицела устанавливается ТВП "Буран-ПА" (Рис. 15). Круговой обзор обеспечивают 7 камер на башне (6 в блоках по 2 штуки, одна самостоятельная). Также танк оборудован АФАР-радаром, состоящим из пяти LTCC панелей. Также предусмотрено два радара БРД сверхбыстрой реакции. В целом радарный комплекс по функционалу аналогичен таковому у Т-14 (Рис. 16-17). Обзор механику-водителю обеспечивают: основная курсовая камера с тепловизионным каналом, вспомогательная (дублирующая) курсовая камера также с тепловизионным каналом (разница в качестве изображения и углах обзора), по 2 камеры на борт, камера заднего вида с тепловизионным каналом (рис. 6). Все камеры интегрированы в систему КАЗ "Афганит".
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 62; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!