Всемирная история танковой гусеницы

Принцип бесконечной цепи

Если бы гусеничного движителя не существовало, его следовало придумать. И его придумали. Первым, кто описал принцип работы гусеницы, был ирландец Ричард Эджуорт. В 1770 году он задумался о том, как облегчить движение карет по раскисшим от дождей дорогам, и предложил «переносную железную дорогу» — бесконечную цепь из деревянных или железных плах, которую лошадь катила бы перед экипажем. Карета ехала бы по настланным плахам, а позади они вновь подхватывались бы и перекладывались вперёд. Идея Эджуорта осталась на бумаге: построить сколько-нибудь прочную и долговечную ленту тогдашняя техника не могла.

Полвека спустя, в 1826 году, британский инженер сэр Джордж Кэйли запатентовал «универсальную железную дорогу» — металлическую гусеничную ленту для парового тягача. Итог был предсказуем: задумка вновь заметно опередила возможности промышленности, и до практического воплощения дело не дошло.


Российские изобретатели внесли в историю гусеничного движителя не меньше британцев. В 1837 году штабс-капитан Дмитрий Загряжский подал в Министерство финансов прошение о выдаче привилегии на «экипаж с подвижным гусеничным ходом». Он описал машину, у которой «цепь, составленная из звеньев, натянута между двумя колёсами и служит как бы бесконечной железной дорогой». В этом же году Загряжский получил первую в России привилегию на гусеничный движитель. Однако и эта идея оказалась нереализованной: у штабс-капитана не нашлось средств на постройку опытного образца.


В 1870-е годы мысль о гусеницах всплыла вновь — уже в военном контексте. Штабс-капитан Степан Маевский в августе 1876 года подал заявку на гусеничный ход собственной конструкции — паровой тягач, способный перевозить осадные орудия по бездорожью. Проект был встречен с интересом, но денег на его реализацию военное ведомство не выделило.

А решающий шаг сделал человек, которого по праву называют создателем первого в мире гусеничного трактора, — Фёдор Блинов, крестьянин-самоучка из Саратовской губернии. В 1877 году он построил «вагон с бесконечными рельсами» на конной тяге — телегу, у которой вместо обычных колёс были две замкнутые железные ленты из звеньев, натянутые между катками. Лошади вполне сносно тащили этот вагон по вязкой пахоте, где обычная телега увязла бы по ступицу. В 1879 году Блинов получил на своё изобретение привилегию № 2245, а в 1888 году довёл замысел до логического завершения — построил первый в мире паровой гусеничный трактор: самодвижущуюся машину с паровым котлом.


За океаном американец Бенджамин Холт, совладелец компании Holt Manufacturing Company из Калифорнии, в 1904 году провёл полевые испытания своего гусеничного трактора. Получилось эффектно. Фотограф, запечатлевший машину на пашне, заметил, что она «ползёт как гусеница», — «Caterpillar!». Сравнение Холту так понравилось, что он решил закрепить его как название — в 1910 году «Caterpillar» был официально зарегистрирован как товарный знак.

Инженеры Холта применили башмаки из клёпаных стальных пластин, шарнирно соединённых пальцами из цементованной стали; по замкнутой направляющей раме катились опорные ролики. Схема была ремонтопригодной, но страдала главным недостатком: открытые шарниры, не защищённые от пыли, песка и грязи, в абразивной среде изнашивались очень быстро — этот недуг впоследствии перекочевал и на первые танки. Тракторы Holt стали одним из важнейших источников опыта для британских и французских разработчиков, хотя ходовая часть первых танков была существенно переработана.

Рождение танка

Когда осенью 1915 года британцы искали способ прорвать позиционный тупик Западного фронта, выбор движителя был практически предопределён. Колёсная техника тех времён совершенно не годилась для преодоления перепаханной снарядами линии фронта. Шасси упоминавшегося выше трактора Holt удлинили, а гусеницу пустили по полному периметру ромбовидного корпуса — это решение, предложенное Уильямом Триттоном и Уолтером Вильсоном, дало характерный силуэт танка Mark I.


Гусеница Mark I впечатляла: лента шириной 520 мм набиралась из 90 траков, изготовленных из броневой стали (трак состоял из «башмака» и двух гребней, у каждого третьего — грунтозацеп), пальцы были жёсткими, без какого-либо подобия эластичности, а ресурс всей ленты не превышал 80–120 километров. Смазка шарниров не предусматривалась конструкцией вовсе — механики просто заливали отработку масла на гусеницу из канистры каждые несколько километров. Шум в движении стоял такой, что экипажи глохли к концу марша, несмотря на кожаные шлемы и восковые беруши. Но всё это было не просто так. Гусеница, огибавшая корпус, давала одно неоценимое преимущество: танк мог форсировать траншеи шириной около 2,7 метра — именно то, ради чего всё и затевалось.

Заметно дальше в гусеничном деле продвинулся лёгкий Renault FT-17 конструкции Луи Рено.


Это был первый танк классической компоновки, и он получил более совершенную гусеницу: крупнозвенчатую, цевочного зацепления, где ведущее колесо захватывало ленту за шарнир траков. Такая схема обеспечивала равномерную передачу тягового усилия, а взаимозаменяемость звеньев позволяла ремонтировать гусеницу в полевых условиях силами экипажа. Важнейшим новшеством, которое FT-17 подарил военному миру, стала сама концепция трака как расходного элемента: дешёвый, штампуемый тысячами штук, легко заменяемый.

Межвоенный период

Начнем с Советского Союза, который между двумя войнами активно заимствовал импортные решения. Все помнят эксцентричного конструктора Джона Уолтера Кристи. Подвеска его танка — свечная, со спиральными пружинами, позволявшая каткам иметь феноменально большой ход — дополнялась гусеницей, которую экипаж мог относительно быстро снять. Советская комиссия по закупке вооружений в 1930 году заключила соглашение с фирмой Кристи, и два его танка были вывезены в СССР без башен и вооружения, значившиеся в документах как «тракторы». Из этого семени выросло всё семейство советских быстроходных танков БТ — «Быстроходный танк»: БТ-2, БТ-5, БТ-7.


Гусеницы БТ были крупнозвенчатыми, литыми или штампованными из хромоникелевой стали, с одним центральным гребнем и цевкой; пальцы — плавающие, с коническими упорами и фиксацией шплинтами. Ключевой и привычной уже проблемой был износ открытого шарнира: песок, попадавший между пальцем и проушиной, работал как абразивная паста, «съедая» сталь на глазах. Ресурс гусеницы БТ-7 составлял порядка 800 километров на гусеничном ходу, а в тяжёлых условиях — на песке и в распутицу — и того меньше.

Следующие типичные танки межвоенного периода — британские Vickers Medium и Vickers 6-Ton. Инженеры компании Vickers-Armstrongs создали мелкозвенчатую гусеницу, которую сегодня назвали бы классической: небольшие траки из цементованной стали, сухие открытые шарниры, цевочное зацепление и два направляющих гребня на каждом траке, которые охватывали одиночные опорные катки с двух сторон, надёжно удерживая ленту. Эта схема обеспечивала плавность хода, устойчивость гусеницы на катках при резких манёврах и относительно невысокий уровень шума.


Лицензионный Vickers 6-Ton был принят на вооружение РККА как Т-26, став самым массовым советским танком предвоенной поры. Изначально Т-26 оснащался гусеницей британского образца — мелкозвенчатой, с сухими шарнирами и пальцами; позже советские инженеры разработали собственный вариант, более технологичный и лучше адаптированный к отечественным условиям производства и эксплуатации.

Гусеница, выигравшая войну

Гусеница Т-34 заслуживает отдельного разбора — потому что она, как ничто другое, противоречива по своей конструкции. Когда в 1939–1940 годах в Харькове доводили предсерийный образец А-34, выбор пал на крупнозвенчатую гусеницу с гребневым зацеплением и открытым металлическим шарниром (ОМШ).

Трак представлял собой либо фасонную отливку из стали Гадфильда (аустенитная высокомарганцовистая сталь 110Г13Л, обладающая уникальной способностью к наклёпу — чем сильнее по ней бьют, тем твёрже становится поверхность), либо штамповку из конструкционной легированной стали с последующей термической обработкой. Гусеница набиралась из чередующихся гребневых и плоских траков: гребневые имели гребень, которым цеплялись за ролики-цевки ведущего колеса. Шаг трака составлял 167 мм, ширина гусеничного хода — 550 мм. Соседние траки соединялись стальным пальцем, конец которого фиксировался от выпадения заклёпкой или шплинтом.


Открытый шарнир не боится огня, ударных нагрузок и осколков. Ресурс гусеницы составлял, по разным оценкам, 800–1200 километров (до 2000 на хороших грунтах и заметно меньше на песке). Но танк, воюющий в 1941–1943 годах, редко проживал столько: средняя продолжительность жизни Т-34 на фронте в 1941 году исчислялась считанными боями. При повреждении трака его выбивали кувалдой и бородком и ставили новый — при наличии инструмента и запасных траков ремонт мог выполняться силами экипажа без сложного оборудования.

Отчёт Абердинского полигона 1942 года, составленный американскими инженерами по результатам испытаний переданных по ленд-лизу Т-34 и КВ-1, отмечал, что гусеница чрезвычайно проста в изготовлении и ремонте, но ресурс её шарниров неприемлемо низок по американским стандартам. Но был и неочевидный плюс — открытый шарнир под воздействием абразива изнашивался плавно, постепенно увеличивая шаг гусеницы, — гусеница не рвалась внезапно, а предупреждала экипаж возросшим шумом и ударами, и её можно было подтянуть натяжным механизмом.


Ранние гусеницы Т-34 имели недостаточно развитые грунтозацепы и в тяжёлой грязи или снегу могли забиваться, что ухудшало сцепление и повышало риск сброса гусеницы при резком манёвре. В ходе войны геометрию траков дорабатывали: появились более развитые грунтозацепы и элементы самоочистки, что заметно улучшило проходимость. Бывало и так — рассчитанные на скоростную езду по дорогам траки с небольшими грунтозацепами и гладкой поверхностью буквально «забивались» грязью, гусеница проскальзывала и нередко соскакивала с ведущего колеса или катков, обездвиживая танк. При резком манёвре под нагрузкой сброс гусеницы был едва ли не штатной ситуацией, особенно на ранних Т-34.

Война заставила промышленность идти не путём усложнения, а путём упрощения и удешевления — и именно это парадоксальным образом повысило надёжность. Главным прорывом стал переход от хрупкого литья к горячей штамповке траков из более вязкой стали 43Г: штампованные траки выходили прочнее, дешевле и быстрее в производстве, риск растрескивания резко снизился. Вторым решением стало изменение геометрии трака: появились развитые высокие грунтозацепы-«гребни» и перфорация — отверстия, через которые грязь под весом танка продавливалась наружу, не забивая ленту; это резко повысило проходимость. Экипажи, со своей стороны, приваривали на ведущее колесо дополнительные направляющие зубья, наваривали на траки арматуру и цепи против буксования, а возимые на броне запасные траки порой шли и на усиление лобовой брони. К 1944–1945 годам все критические недостатки траков Т-34 были исправлены.


Отдельно стоит упомянуть гусеницу тяжёлых танков КВ и ИС. КВ-1 имел гусеницу шириной 700 мм — на 150 мм шире, чем у Т-34, — с шестью опорными катками на борт, что при массе 47 тонн давало удельное давление около 0,75 кг/см². Трак КВ — литой, с развитыми грунтозацепами «ёлочкой», соединялся пальцами увеличенного диаметра из износостойкой стали. ИС-2 (1944), весивший 46 тонн, получил гусеницу с грунтозацепами, обеспечивавшими хорошее сцепление и с грязью, и со льдом, и с брусчаткой европейских городов.

Немецкие траки

Немецкие военные технологии традиционно были более изощрёнными — и в гусеничном деле это проявилось в полной мере. Гусеница Pz.III и Pz.IV была мелкозвенчатой, с сухими стальными втулками в шарнирах, требовавшими регулярной смазки. Но ресурс составлял 2500–3000 километров, что по тем временам впечатляло. Правда, достигалось это ценой высокоточного изготовления каждой втулки и пальца с минимальными допусками, дорогостоящей цементацией, шлифовкой и взаимной притиркой. Трак Pz.IV изготавливался из хромомолибденовой стали, подвергался сложной многоступенчатой термообработке и стоил гораздо дороже советского.

Характерная деталь: немецкие траки семейства Pz.III/IV несли заводские индексы вроде Kgs 6110/380/120, где шифровались ширина и шаг, и выпускались сразу в нескольких несовместимых между собой вариантах (траки с высоким гребнем — для Pz.III, с низким — только для ранних Pz.IV), а к концу войны обе машины стандартизировали на единый трак шириной 400 мм. При этом число типоразмеров и модификаций было настолько велико, что снабжение фронта запчастями превращалось в логистический кошмар — прямая противоположность советской унификации до трёх-четырех типоразмеров.



Гусеница «Тигра» — шириной 725 мм, с крупными траками и двумя рядами зубьев ведущего колеса — была настоящим техническим эксклюзивом. Поскольку полная ширина танка с боевыми гусеницами (3547 мм) не вписывалась в железнодорожный габарит, для транспортировки «Тигр» переобували в узкие транспортные гусеницы Kgs 63/520/130 шириной 520 мм, а широкие боевые Kgs 63/725/130 надевали уже на месте. Боевая лента набиралась из 96 траков, каждый из которых был сложным изделием с двумя рядами отверстий под зубья ведущего колеса.

Отдельной историей была процедура замены гусениц, занимавшая даже у подготовленного экипажа несколько часов и требовала крана. Вдобавок снятые боевые гусеницы нужно было как-то везти с собой: по две узких ленты складывали по бортам, но на практике их обычно перевозили отдельными эшелонами, что ещё больше усложняло логистику. Все это не добавляло мобильности гитлеровским танкам.


На «Пантере» стояла ещё более сложная гусеница Kgs 64/660/150 шириной 660 мм с двойными траками, соединёнными пальцами с резиновыми уплотнительными кольцами. Предпринимались попытки повысить ресурс шарниров и защитить их от абразива, но это ещё не было полноценным резинометаллическим шарниром в современном смысле. Замысел был по-немецки логичен: герметизировать узел, который у всех гусениц изнашивается быстрее всего. На практике же резина дубела на морозе, теряла эластичность и разрушалась, шарнир открывался со всеми вытекающими последствиями. К этому добавлялся и хронический перегрев резиновых элементов при длительных маршах на высокой скорости.

Послевоенная история

Окончание войны дало советским танкостроителям наконец возможность заняться тем, что логика военного времени отодвигала на второй план, — повышением ресурса и эксплуатационных качеств гусеницы. Однако первые послевоенные средние танки — Т-54 и Т-55 — ещё сохраняли проверенную войной гусеницу с открытым металлическим шарниром (ОМШ) и цевочным зацеплением, лишь увеличив ширину трака до 580 мм.

Качественный скачок произошёл позже, с внедрением резинометаллического шарнира (РМШ): в этой конструкции стальной палец запрессован не в стальную проушину, а в резиновую втулку, привулканизированную к стальной обойме. При повороте траков (при огибании ведущего и направляющего колёс) резина работает на кручение, а не на скольжение, изнашиваясь на порядки медленнее металла в абразивной среде; шарнир герметичен, внутри сохраняется заложенная при сборке смазка. Ресурс гусеницы с РМШ достигает 6000–8000 км против 800–1200 км у машин военного времени. На Т-54/55 гусеницы с РМШ (заимствованные у Т-72) стали ставить уже в 1970-е.


Когда в Харькове под руководством Морозова создавался танк Т-64, гусеница стала предметом принципиального различия двух школ. Конструктор сделал ставку на новую мелкозвенчатую гусеницу с параллельным РМШ и металлической беговой дорожкой — «ажурную», лёгкую, но технологически сложную и дорогую, с ресурсом порядка 8000 км. В войсках ходовая часть Т-64 оценивалась неоднозначно: она выигрывала в массе и плавности хода, но могла уступать более тяжёлой и простой ходовой Т-72 на тяжёлых грунтах и в ремонтопригодности.

Танк Т-72 нижнетагильского КБ, проектировавшийся как более дешёвый мобилизационный, получил, напротив, крупнозвенчатую гусеницу с ОМШ — прямую наследницу Т-34, предельно технологичную и живучую под огнём, но с ресурсом около 4000–5000 км (на Т-72А возможна была и установка РМШ). Трак Т-72 изготавливался из износостойкой легированной стали с термообработкой, обеспечивавшей сочетание твёрдости и вязкости при морозостойкости до −60 °C; беговая дорожка трака упрочнялась дробеструйным наклёпом, создающим на поверхности сжимающие напряжения и тормозящим усталостные трещины. Открытый шарнир Т-72 продолжал работать даже после попаданий пуль и осколков, тогда как пробоина в РМШ вела к выдавливанию резиновой втулки и заклиниванию трака.




Танк Т-80 с газотурбинным двигателем, развивавший скорость до 70–75 км/ч, получил мелкозвенчатую гусеницу с РМШ и обрезиненной беговой дорожкой (80 траков, ширина 580 мм), рассчитанную на высокие динамические и усталостные нагрузки.

Глубоко модернизированный Т-90 унаследовал ходовую часть от Т-72, но получил гусеницу доработанной конструкции — с более износостойкими сталями, улучшенной термообработкой и пальцами с азотированием и хромированием рабочих поверхностей, что позволило заметно повысить ресурс открытого шарнира при сохранении ремонтопригодности.

Следующим этапом эволюции стала ходовая часть танка нового поколения Т-14 «Армата»: семикатковая компоновка с увеличенным динамическим ходом потребовала новой, более широкой гусеницы с оптимизированной топологией трака. Методы компьютерного моделирования позволили облегчить трак, сохранив прочность в нагруженных зонах, а для силовой структуры применены высокопрочные стали; шарнир герметизирован многоступенчатым уплотнением с широкотемпературной смазкой. Ресурс гусеницы заявлен на уровне до 10 000 км.

А что на Западе

Было бы несправедливо обойти вниманием западные школы танкостроения, также прошедшие после войны впечатляющую эволюцию. Германская компания Diehl Defence, чьи гусеницы стоят на Leopard 2, Abrams, Challenger 2 и K2 Black Panther, является авторитетом в области резинометаллических шарниров.

Гусеница Diehl 570F — штатная для Leopard 2 — набирается из 82 траков на борт при ширине ленты 635 мм и представляет собой конструкцию с двойными взаимозаменяемыми литыми звеньями, соединёнными РМШ через резино-втулочные концевые соединители, и сменными резиновыми башмаками. Ресурс таких гусениц оценивается в 8–10 тысяч километров, а продуманная ширина ленты обеспечивает при боевой массе 55–60 тонн удельное давление на грунт порядка 0,83–0,89 кг/см² — приличный показатель для западного танка.


Американские гусеницы для M1 Abrams прошли собственную эволюцию: ранние машины носили траки T156 с грунтозацепом «шеврон», а современные — T158 с квадратной подушкой «big foot», обеспечивающей лучшее сцепление на дорогах с твёрдым покрытием и меньший ущерб асфальту. Гусеница T158 выполнена из траков с обрезиненными беговыми дорожками и сменными резиновыми подушками — по сути, аналог асфальтоходных башмаков, но интегрированный в сам трак.

Южнокорейские и японские разработки — гусеницы для K2 Black Panther и Type 10 с индивидуальной гидропневматической подвеской, позволяющей менять клиренс и наклон корпуса, — предъявляют повышенные требования к гибкости гусеничной ленты, поэтому проектируют траки и шарниры с увеличенным диапазоном взаимных углов складывания.

Отдельной строкой в западной школе идёт снижение акустической заметности машины — параметр, который в эпоху современной акустической разведки стал немаловажен. В этом смысле западная школа движется в сторону всё более «тихой» и «мягкой» гусеницы, тогда как советская и российская традиция, при всех успехах в ресурсе и металлургии, по-прежнему делает ставку на живучесть открытого шарнира и простоту полевого ремонта. Если совсем просто, то на западной технике намеревались воевать преимущественно в городах, а на российской — в тяжелых условиях пересеченной местности. Конфликт на Украине, по крайней мере в 2022–2023 годы, доказал верность отечественного подхода к конструированию.