«Танковый стенд с трехплоскостной стабилизацией башни»

Согласно старому анекдоту, баллистическая траектория снаряда позволяет пушке стрелять за угол, для чего ее нужно положить на бок. Однако в жизни подобный выстрел будет выглядеть иначе. Снаряд все равно полетит вперед и вряд ли сможет попасть в намеченную цель. Даже небольшой наклон орудия в сторону значительно изменит траекторию полета снаряда, а в случае стрельбы прямой наводкой потребует дополнительных сложных вычислений и внесения поправок сразу в двух плоскостях. По этой причине танкисты в течение долгого времени старались стрелять, находясь на ровной поверхности и не допуская крена боевой машины. Решить проблему прицеливания в сложных условиях предлагалось самыми разными способами. Однако до определенного времени все эти способы оставались лишь предложениями. Ориентировочно в конце шестидесятых годов немецкие танкостроители начали реализацию новой оригинальной идеи, призванной гарантированно решить сложившуюся проблему.

Одна из немецких компаний, занимавшихся созданием бронетехники (к сожалению, указания на конкретных авторов проекта в открытом доступе отсутствуют) выдвинула новое предложение относительно оборудования и архитектуры танка. По мнению авторов предложения, новейшие двухплоскостные стабилизаторы вооружения не полностью справлялись со своими обязанностями. Это оборудование исправляло качания орудия в горизонтальной и вертикальной плоскости, но не позволяло контролировать его вращение вокруг собственной оси. Именно такая стабилизация требовалась для надежной стрельбы при любом продольном или поперечном наклоне танка. Сформировать облик подобного трехплоскостного стабилизатора оказалось не слишком трудно. Но интеграция этой системы в классическую компоновку танка повлекла за собой солидные доработки конструкции как башни, так и шасси.

Проект нового танка получил название Erprobungsträger mit 3-achs-stabilisiertem Turm («Тестовый стенд с трехосевой стабилизацией башни»). В качестве основы для новой бронемашины взяли шасси основного танка Leopard 1. В ходе проектных работ немецкие инженеры значительно изменили ряд важнейших агрегатов шасси. Так, на него установили новый двигатель мощностью 1000 лошадиных сил (родной двигатель «Леопарда» давал всего 830), изменили конструкцию моторно-трансмиссионного отделения, увеличили ширину машины и доработали лоб корпуса. Однако наибольшим изменениям подверглась средняя часть бронированного корпуса, в которой на оригинальном Leopard 1 размещалось боевое отделение. Из бывшего обитаемого объема убрали все узлы и агрегаты, которые могли помешать установке новой башни оригинальной конструкции. Кроме того, туда поместили некие механизмы, обеспечивавшие подвижность башни. Вероятно, это была гидравлическая система, но точных данных на этот счет нет.

Самая интересная часть перспективного танка с трехосевой стабилизацией – его башня. Верхняя ее часть, расположенная выше крыши бронированного корпуса, имела характерную форму шарового слоя. Ниже крыши корпуса обводы башни также были круглыми. Это было сделано для того, чтобы башня могла не только вращаться вокруг вертикальной оси, но и наклоняться вокруг двух горизонтальных: поперечной и продольной. При помощи такой системы горизонтальное наведение планировалось осуществлять поворотом всей башни, а вертикальное – ее наклоном. Третья ось вращения требовалась для компенсации кренов самого танка. Таким образом, вне зависимости от положения танка в пространстве (естественно, при разумных углах продольного и поперечного наклона машины) пушка все время удерживалась в одном и том же положении, необходимом для выстрела.

Сам стабилизатор был выполнен на основе имеющихся моделей и имел в своем составе гироскоп и набор датчиков с оборудованием для выработки команд приводам башни. От старых двухплоскостных новый стабилизатор отличался наличием дополнительных датчиков и иной системой поворота и наклона башни.

Поворачиваемая и наклоняемая во все стороны башня позволила упростить систему установки пушки. Предположительно 105-мм нарезное орудие L7 смонтировали на противооткатных устройствах и жесткой подвеске. Габариты башни и казенной части орудия, а также объем, необходимый для размещения экипажа, не позволил поместить в башне большое количество снарядов. Кормовая ниша с укладкой тоже не могла решить проблему, поскольку ощутимо уменьшала углы наведения орудия. По этой причине, что называется, с заделом на будущее рядом с основным орудием предусмотрели спаренную 30-мм автоматическую пушку. Ввиду отсутствия места внутри башни пушку и короб с боекомплектом разместили на специальном кронштейне на лобовом листе башни.

Известно о строительстве, как минимум, одного прототипа танка Erprobungsträger mit 3-achs-stabilisiertem Turm и дальнейших его испытаниях. По имеющимся данным, ходовые характеристики остались на уровне базового Leopard 1. Относительно огневых возможностей машины с трехплоскостной стабилизацией точной информации нет. Скорее всего, новая система стабилизации орудия смогла доказать свои преимущества перед имеющимися. Однако, даже не имея официальной информации, можно предположить, что стабилизация в третьей плоскости в большинстве ситуаций оказывалась лишней, поскольку далеко не всегда опытному танку приходилось вести огонь из столь сложных положений.

Результатом проекта Erprobungsträger mit 3-achs-stabilisiertem Turm стал сбор большого количества информации о примененном техническом решении и закрытие всех работ. Преимущества оригинальной системы стабилизации не могли перевесить ее врожденные недостатки. Цельноповоротная башня с жестко закрепленным орудием была слишком сложной в изготовлении и малопригодной для реального применения. Ограниченный объем боевого отделения просто не позволял разместить достаточный боекомплект или другую пушку большего калибра. Альтернативой качающейся башне могла стать специальная система подвеса орудия, качающаяся в вертикальной плоскости и поворачивающая пушку вокруг ее оси. Однако такой способ трехплоскостной стабилизации не применялся ни на одной экспериментальной бронемашине.

Единственный компонент оригинального трехплоскостного стабилизатора, нашедший применение в дальнейшем, – система датчиков с возможностью измерения крена танка. Что касается собственно стабилизации пушки в третьей плоскости, то на новом немецком танке Leopard 2, равно как и на других подобных машинах последнего времени, задачи компенсации крена возлагаются на специальный алгоритм работы системы управления огнем. Датчики наклона корпуса собирают информацию о положении боевой машины и передают ее на вычислитель. Он формирует необходимые поправки и дает соответствующие команды исполнительным механизмам стабилизатора вооружений, поворачивающим орудие в двух плоскостях. Таким образом, оригинальная идея с полноценным трехплоскостным стабилизатором не смогла найти место в оборудовании современных танков, но помогла решить старую проблему с точностью стрельбы.


По материалам сайтов:
http://strangernn.livejournal.com/
http://raigap.livejournal.com/
http://preservedtanks.com/

Comments

[Mikhado]

Спасибо за интересную статью, действительно важная проблема для точного выстрела. Хорошо, что реально не понадобилось городить 3-ю ось стабилизации.

[stas52]

баллистическая кривая, это изменение траектории снаряда, посредством земного притяжения. Поэтому положение орудия, на боку или вверх ногами, влияния на точность не оказывает, это самое влияние оказывает положение прицела, т.е. если стабилизировать сам прицел относительно положения ствола, то выстрел будет таким же точным.

[ramsi]

нарезы какое-то влияние оказывать должны, но сейчас пушки, в основном, гладкоствольные.

[cth;fyn]

По ходу у пары человек трудности с чувством юмора...

[Kosha]

Не заметил тэга "юмор", увы. Ах, да - его же нет тут.

[ramsi]

при нарезах снаряд вылетает строго в определённом месте к ориентации ствола (вспомните компенсатор АКМ, пристрелку с примкнутым штыком винтовки мосина...)
Другое дело, что городить огород качающейся башней... Уж лучше бы подумали о повороте ствола, или хотя бы той части, что движется при откате

[Aleks тв]

Интересно было почитать, спасибо за статью Кирилл.
Трухплоскостной стабилизатор в качающейся башне – это здорово, но только как теория в том виде, который сделали немцы, стенд – он и есть стенд.
Боевые действия и обслуживание таких машин в полевых условиях – неприемлемо.

Нехватку третьей плоскости (осевой) в стабилизаторе всегда ощущаешь при стрельбе в движении, бум мечтать, что что-нибудь придумают. Или улучшение системы, более точно учитывающие наклоны корпуса.

Так немцы планировали размещение экипажа. Хорошо видно спец.оборудование:

[Jurkovs]

Я думал, что уже на Т-64 была реализована идея внесения поправок в стрельбу вычислительным комплексом. Это много легче чем железо городить.

[МиГ-31]

Сразу почему-то вспомнил американский автомат, который за угол стрелять может. Где-то месяц назад статью по этому поводу видел.

[uzer 13]

Стабилизация по трем осям вращения-это заманчивый,но трудно реализуемый технически и довольно затратный в финансовом отношении вариант.При движении по сильно неровной местности и при отсутствии возможности дать дорожку наводчику орудия такой режим стабилизации полезен,но это не всегда требуется при эксплуатация боевой машины.Конструкция танка также сильно усложняется.Вряд ли овчинка стоит выделки.Если даже немцы не стали продолжать работы в этом направлении,то это можно считать мнением экспертов о нецелесообразности применения такого устройства.Более подходящим вариантом может быть установка гироскопических датчиков по корпусу танка,а на само орудие- G-сенсора,способного определить вектор ускорения.После обработки вычислительным устройством можно получить данные для внесения коррекции в стабилизатор орудия.

[Kosha]

"Даже небольшой наклон орудия в сторону значительно изменит траекторию полета снаряда, а в случае стрельбы прямой наводкой потребует дополнительных сложных вычислений и внесения поправок сразу в двух плоскостях."

Что за, простите, ахинея. Я, видимо, чего-то не понимаю в данном тезисе...

[anomalocaris]

Опередили.
Автор наверное имел ввиду изменение положения оптической оси прицела и оси канала ствола относительно цели. Сие действительно существенно влияет на точность стрельбы, но вот каким образом поворот ствола вокруг оси влияет на траекторию. хоть убей, не понимаю.

[ramsi]

изгиб ствола происходит в определённой плоскости и если он подворачивает снаряд, скажем, влево, то при повороте оси ствола против часовой стрелки, снаряд полетит левее и ниже, а по часовой - левее и выше

[anomalocaris]

Поясните: в результате действия каких сил происходит данный изгиб? И в какой "определённой" плоскости?

[ramsi]

при движении снаряда по нарезам должно быть неравномерное давление на стенки ствола, в результате чего ствол изгибается (максимально в средней части). Вообще-то это даже может быть некое подобие неправильного конуса с вершиной у начала ствола и основанием на конце ствола

[anomalocaris]

В результате движения снаряда по нарезам возникают только крутильные колебания, которые на внешнюю баллистику влияния практически не оказывают. Колебания ствола в какой-то плоскости вызывает неравномерности в упругих деформациях его стенок. При отсутствии внешних сил (т.е. реакций опор, силы тяжести, реакции от работы газоотводного узла) равновероятно колебания в любой плоскости, проходящей через ось канала ствола. В реальности сей "сферический ствол в вакууме" не существует, что определяет ограничения на выбор возможных направлений колебаний. И только. На траекторию эти колебания влияют весьма мало (снаряд, как и любое тело будет падать к центру земли), они являются одним из факторов, определяющих кучность стрельбы данного конкретного образца.
А вот положение плоскости, проходящей через оптическую ось прицела и ось канала ствола, относительно горизонта, оказывает очень большое влияние на точность прицеливания по дальности.

[ramsi]

изгиб ствола будет; и чем длиннее ствол, мощнее заряд - тем больше будет изгиб. Равновероятно (одновременно) во всех плоскостях колебания возникнуть никак не могут - именно по шагу нарезов. В середине ствола, как у всякой длинной палки, получается наиболее слабое место. В гладкостволе картина должна быть похожа на описанную вами. Хотя просто кривой ствол тоже наверно никто не отменял

[anomalocaris]

Уважаемый, равновероятно и одновременно это не синонимы.
Ствол сравнивать с палкой крайне не корректно. Это балка с консольным участком и различными вариантами опор. Кстати наиболее нагруженное место ствола не обязательно является его середина.
Да, и поясните пожалуйста, как именно происходят колебания "по шагу нарезов"?

[ramsi]

я знаю что не синонимы; в какой плоскости происходит максимальный изгиб - сложно сказать - эта плоскость поворачивается вместе с движением снаряда, но эффект однообразный, к которому можно приспособиться; ну и наконец сам изгиб - вероятно, я неудачно выразился: крутильный момент из "веса и скорости" снаряда получается столь большим, что преодолевает жёсткость, вес и инертность ствола, заставляя его изгибаться в такт. К тому же к середине ствола максимальное давление пороховых газов уже достигнуто. К сожалению, доходчивее выразиться не могу, я плохо учился. Где-то в интернете есть видео в замедленной съёмке выстрела из СВТ, где явстенно виден изгиб ствола

[anomalocaris]

Крутящий момент возникает как реакция на врезание пояска в нарезы. непосредственно на поперечные колебания ствола он влияния не оказывает. Его влияние опосредованно и связано с неоднородностью материала ствола что, в свою очередь, вызывает неоднородность деформации.
Бездымные пороха развивают максимальное давление на расстоянии от 1/4 до 1/2 длинны канала ствола. Обычно подбирают такой порох и заряд, что б максимум был на 1/3.
СВТ имеет газоотводную автоматику, очень длинный (порядка 78 калибров) и максимально облегченный ствол. Данный пример не очень удачен для сравнения с пушечным стволом.
Но не в этом суть.
Суть в другом - поворот ствола не оказывает никакого влияния на траекторию снаряда.

[ramsi]

заметьте, СВТ - винтовка, а не пушка, к тому же с дополнительной точкой жёсткости (газоотвод) за серединой ствола, крутизна нарезов и прочая - ни в какое сравнение, а эффект есть и не хилый, судя по видео. Кроме того, "ребята" озаботились проблемой - просто так, по-вашему, или от нечего делать?..

[anomalocaris]

Мдяя...
Газоотвод у СВТ, АКМ, М-16 и т.д. НИКОГДА не является усилением жёсткости ствола (точки жёсткости не существует), ибо не имеет жёсткой связи со ствольной коробкой (да и не может иметь по ряду причин). Наоборот, газоотвод создает дополнительные усилия, вызывающие колебания ствола.
Хм. А если не секрет, какой шаг имеют нарезы ствола СВТ и, например, L7? И как это влияет на колебания ствола?
Какая проблема возникает при стрельбе в условиях крена, я уже неоднократно писал выше, да и не только я. Потрудитесь прочесть.

[ramsi]

Газоотвод у СВТ, АКМ, М-16 и т.д. НИКОГДА не является усилением жёсткости ствола (точки жёсткости не существует), ибо не имеет жёсткой связи со ствольной коробкой (да и не может иметь по ряду причин). Наоборот, газоотвод создает дополнительные усилия, вызывающие колебания ствола.
колебания, но не изгибы...
А впрочем... У меня больше нет аргументов, можете поставить ещё один минус и праздновать победу

[anomalocaris]

Естественно. У вас и не может быть аргументов, ибо они являются знанием, но вы, им не обременены.
Минус я вам ставить не собираюсь, ибо не зачем.
А победа... Да какая победа, если человек за всё время спора не удосужился даже в википедию залезть, не говоря уже о том, чтоб почитать более-менее серьёзное исследование на эту тему?

[ramsi]

так изгибания ствола нет?!.

[anomalocaris]

Изгиба чем?