Модульный минный трал сплошного траления
MODULAR MINE EXPLODER OF CONTINUOUS SWEEPING

Изобретение относится к области военно-инженерного дела и предназначено для преодоления дистанционно установленных минных полей на путях движения и маневра военной техники при подготовке и в ходе военных действий.
Известны катковые и ножевые минные тралы КМТ-5, КМТ-7, КМТ-6, КМТ-8, КМТ-10 ТМТ-К, ТМТ-С и их зарубежные аналоги - MCR, МСВ, TWMP /1, 2/.
Данные средства эффективны при выполнении задач в боевых порядках по тралению мин, установленных в грунт на пересеченной местности, перед передним краем обороны противника. Однако для преодоления дистанционно установленных минных полей на путях движения и маневра военной техники их использование существенно ограничено. Ограничения, связанные с применением вышеперечисленных тралов обусловлены следующими техническими особенностями:
катковые тралы имеют большую массу, чем резко снижают ходовые и маневренные качества тральщика, требуют применения транспортной и грузоподъемной техники, значительных потребностей времени и усилий экипажа на их навешивание;
ножевые тралы ограничены по применению в твердых грунтах, непригодны для применения на путях движения и маневра техники, т.к. приведут к разрушению дорожного полотна и поломке ножей трала;
катковые и ножевые колейные тралы малоэффективны против противоднищевых мин, оснащенных неконтактным магнитным взрывателем, попавших в межколейный промежуток трала.
Возможности противника по применению дистанционно установленных минных полей на широком фронте и на большую глубину чрезвычайно высоки, постоянно модернизируются мины, кассетные боеприпасы, средства их доставки, такие минные поля составляют основу минно-взрывных заграждений /3, 4/. Основным, сравнительно недорогим и самым массовым типом мин, используемым в кассетных боеприпасах систем дистанционного минирования является противоднищевая мина с неконтактным магнитным взрывателем, предназначенная для подрыва движущейся техники с нижней полусферы. Для борьбы с таким типом мин применяются, в том числе, электромагнитные тралы.
Известна электромагнитная приставка ЭМТ, обеспечивающая траление мин, оснащенных неконтактными магнитными взрывателями в полосе шириной 4 метра электромагнитным способом. Приставка практически не ухудшает скоростных и маневренных качеств техники и, находясь в режиме траления на всем протяжении маршрута, обеспечивает своевременный дистанционный подрыв мин, оснащенных неконтактными взрывателями, в том числе при внезапной встрече с минным полем.
К недостаткам ЭМТ следует отнести невозможность траления противоднищевых мин, оснащенных штыревыми, механическими или электронно-механическими взрывателями /5/.
Следует отметить, что с развитием элементной электронной базы, возможна модернизация мин со взрывателями магнитного типа в следующих направлениях:
обеспечение замедления срабатывания взрывателя мины, инициируя ее подрыв не перед техникой, а под проекцией техники;
обеспечение срабатывания взрывателя мины не после единичного, а после второго, третьего воздействия электромагнитного поля;
осуществление идентификации миной ложного магнитного поля, создаваемого электромагнитным тралом, отличая его от магнитного поля, создаваемого непосредственно техникой, обеспечив тем самым подрыв мины под проекцией техники;
применение взрывателей комбинированного типа, сочетающих датчики электромагнитного поля с акустическими, оптическими датчиками, датчиками вибрации и объема.
Траление мин с такими модернизированными взрывателями магнитного типа только с помощью электромагнитной приставки (либо встроенной электромагнитной защиты) невозможно. В то же время механическое смещение мин с таким типом взрывателей с дороги в сторону обочины является достаточной мерой защиты техники от подрыва.
Однако рельеф дорожного полотна с твердым покрытием часто имеет дефекты - выбоины, ямы. На грунтовой дороге, кроме того, встречаются колейные перепады высоты, кочки, лужи и грязь сезонной распутицы, травяной либо снежный покров, дороги с рыхлым, либо песчаным грунтом, непреодолимые препятствия (крупные камни, пни и др.).
Решение технической задачи копирования рельефа пути при тралении, без поломок при этом элементов конструкции трала на непреодолимых препятствиях, является необходимым условием надежного преодоление дистанционно установленных минных полей различной военной техникой.
Успешное применение в элементах конструкции минных тралов шарнирных четырехзвенников для решения задачи копирования рельефа пути встречается в колейных ножевых тралах КМТ-6, КМТ-8, КМТ-10. В данных конструкциях копирование неровностей грунта обеспечивалось под воздействием силы, возникающей при сопротивлении грунта резанию наклонными ножами ножевой секции трала при тралении мин, установленных в грунт, и противоположной ей силе давления на грунт лыжи ножевой секции /6, 7/.
Применение в элементах конструкции минных тралов шарнирных четырехзвенников для решения задачи копирования рельефа пути встречается также в тралах зарубежного производства /8/.
Известны минные тралы AMP (angled mine plow) и SMP (surface mine plow), применяемые с бронетранспортером Stryker ESV (США) /8/.
Минный трал SMP имеет с предлагаемой конструкцией наиболее схожие компоновку и конструктивные решения.
Трал SMP состоит из механизма подвески, несущей рамы двухотвальной конфигурации, подвижно закрепленных на раме копирующих секций, выносного устройства в виде металлической цепи, закрепленной на пяти выносных пружинах и устройства MSD (magnetic signature duplicator) для траления мин с магнитными взрывателями.
Несущая рама двухотвальная, прямоугольного профиля, с двумя откидными секциями. Угол между отвалами несущей рамы составляет 120°.
Копирующие секции состоят из двух звеньев разной длины - верхнего и нижнего, которые подвижно соединены пальцевым соединением к проушинам на несущей раме с одной стороны и толкающей лопаткой, с другой стороны. Таким образом формируется шарнирный четырехзвенник, позволяющий толкающей лопатке скользя при тралении по поверхности, копировать продольные неровности пути. Вертикальная нагрузка, являющаяся необходимой для обеспечения копирующим секциям функции копирования рельефа пути движения, создается вертикальными пружинами сжатия - по одной в каждой секции. Всего в конструкции 20 боковых секций и одна центральная «V»-образная секция. Толкающие лопатки копирующих секций, при такой по отношению к несущей раме прямоугольной посадке, располагаются стык в стык друг к другу с минимальным зазором, образуя сплошную линию траления, с углом траления в 35° к направлению движения.
Выносное устройство, представляющее собой металлическую цепь, закрепленную на пяти выносных пружинах, обеспечивает срабатывание мин с неконтактными и штыревыми взрывателями на удалении от копирующих секций, минимизируя повреждения основной конструкции от воздействия взрыва мин. Также, в случае отсутствия взрыва мин, лежащих на поверхности, цепь участвует в смещении их в сторону обочины.
Трал SMP работает в комплексе с устройством MSD, являющимся по функции аналогом электромагнитного трала ЭМТ.
Траление мин и взрывоопасных предметов тралом SMP осуществляется:
смещением мин и взрывоопасных предметов в сторону обочины;
подрывом мин с помощью металлической цепи (мин с магнитными, штыревыми механическими и электронно-механическими взрывателями) и устройством MSD (мин с магнитными взрывателями) на безопасном для основной конструкции расстоянии.
В данной конструкции решены такие основные проблемы ранее перечисленных механических средств траления, как:
вес трала - 1,3 тонн против 7 тонн и более (катковые колейные тралы) и 16 тонн и более (катковые сплошные тралы), что позволяет применять его с колесной техникой, имеющей тягово-сцепные характеристики ниже, чем гусеничное шасси;
возможность сплошного траления;
независимость от типа грунта и типа дорожного полотна;
независимое от типа и степени модернизации взрывателя механическое смещение мины (взрывоопасного предмета) с дороги в сторону обочины.
К недостаткам указанной конструкции следует отнести:
сравнительно легкая конструкция трала не обладает высокой взрывоустойчивостью, что при подрыве приведет к выходу всей конструкции из строя;
копирующие секции трала, при резком перепаде рельефа (ямы, кочки, бугры) и при встрече с непреодолимым препятствием на пути движения (крупные камни, пни и др.) деформируются (особенно на скорости траления, близкой к максимальной). Учитывая минимальные зазоры между толкающими лопатками, даже небольшая деформация подвижных частей копирующих секций приводит к заклиниванию, потере свойств копирования рельефа и пропуску мин под проекцию техники;
сплошная линия отвала, образуемая расположенными с минимальным зазором друг относительно друга толкающими лопатками, на отдельных участках пути с рыхлым, либо песчаным грунтом приводит к повышенному образованию призмы грунта, зарыванию конструкции в грунт. Это существенно увеличивает нагрузку на базовую машину, снижает скорость траления вплоть до полной остановки;
металлическая цепь выносного устройства при встрече с непреодолимым препятствием входит с ним в зацепление, что неизбежно приводит к деформации выносных пружин и (или) обрыву цепи, деформации копирующих секций и несущего отвала.
Предлагаемая конструкция модульного минного трала сплошного траления особенностями технических решений позволяет устранить ряд вышеназванных недостатков.
Задачами, на решение которых направлено изобретение являются:
повышение взрывоустойчивости трала за счет применения несущей рамы эллиптической, обтекаемой продуктами взрыва формы, а также обеспечение быстрой замены поврежденных взрывом элементов за счет модульной конструкции;
повышение эксплуатационных качеств трала путем возможности сборки и навешивания трала экипажем, без использования грузоподъемной техники, за счет модульной конструкции, где отдельный элемент не превышает 60 кг;
обеспечение возможности траления дорог как с асфальтобетонным и каменистым покрытием, так и дорог с грунтовым покрытием, имеющим дефекты в виде ям, кочек, наезженной колеи, луж и сезонной распутицы, травяной либо снежный покров, дорог с рыхлым, либо песчаным грунтом, траление маршрута на слабопересеченной местности за счет применения в конструкции съемных ножей;
выбор оптимальной ширины траления пути в зависимости от габаритов техники, задач и условий траления, за счет навешивания (снятия) модулей несущей рамы;
обеспечение надежного траления пути движения с присущими ему поперечными и продольными неровностями, без поломок копирующих секций при резких перепадах рельефа и при встрече с непреодолимыми препятствиями за счет новой конструкции и посадки копирующих секций под определенным углом;
уменьшение эффекта образования призмы грунта, зарывания конструкции в грунт на отдельных участках пути с рыхлым, либо песчаным грунтом за счет новой конструкции и посадки копирующих секций под определенным углом;
обеспечение надежной (без поломок) работы выносного устройства за счет новой конструкции - гибких металлических штанг на выносных пружинах.
Общие признаки предлагаемой конструкции модульного минного трала: механизм подвески, несущая рама двухотвальной конфигурации с подвижно закрепленными на раме копирующими секциями, выносное устройство на девяти выносных пружинах, электромагнитная приставка.
Отличительные (достаточные) признаки:
1. Несущая рама конструктивно выполнена в виде взаимозаменяемых, быстросменных модулей и состоит из восьми левосторонних, восьми правосторонних и одного центрального модуля, с опорой на четыре лыжи скольжения.
2. Модуль несущей рамы выполнен полым, взрывоустойчивой эллиптической формы, имеет крепления в виде двух пар проушин, предназначенных для обеспечения подвижного вращательного соединения со звеньями копирующих секций, стыковочный пояс и стыковочный узел для ускоренной замены и фиксации поврежденных модулей, универсальные резьбовые отверстия под крепление механизма подвески и электромагнитной приставки, резьбовые отверстия под крепление выносного устройства, резьбовые отверстия под крепление лыжи скольжения.
3. Копирующая секция состоит из верхнего и нижнего горизонтальных звеньев, которые подвижно соединены посредством пальцевого соединения с модулем несущей рамы с одной стороны и посредством пальцевого соединения и пружин скручивания с опорным звеном с другой стороны, образуя совместно шарнирный четырехзвенник, толкающей лопатки с двумя съемными ножами, соединенной посредством поворотной петли с опорным звеном и прижимаемой к опорному звену с определенным усилием пружиной скручивания, находящейся на оси поворотной петли.
4. Выносное устройство состоит из девяти выносных пружин с закрепленными на них гибкими выносными штангами, состоящими из троса, обвитого стальной пружиной.
Конструктивное выполнение несущей рамы в виде взаимозаменяемых быстросменных модулей и состоящей из восьми левосторонних, восьми правосторонних и одного центрального модуля позволяет обеспечить быструю замену поврежденных взрывом элементов, повышает эксплуатационные качества трала путем возможности сборки и навешивания трала экипажем, без использования грузоподъемной техники, позволяет выбрать оптимальную ширину траления в зависимости от габаритов техники, задач и условий траления за счет навешивания (снятия) необходимого количества модулей несущей рамы.
Конструктивное выполнение модуля несущей рамы полым, взрывоустойчивой эллиптической формы, имеющим крепления в виде двух пар проушин, предназначенных для обеспечения подвижного вращательного соединения со звеньями копирующих секций, стыковочный пояс и стыковочный узел для ускоренной замены и фиксации поврежденных модулей, резьбовые отверстия под крепление механизма подвески, лыжи скольжения, выносного устройства и электромагнитной приставки повышает взрывоустойчивость несущей рамы, обеспечивает взаимозаменяемость правосторонних, левосторонних модулей и возможность быстрой смены поврежденных взрывом модулей на запасные.
Конструкция центрального модуля несущей рамы отличается от остальных модулей тем, что выполнена «V»-образной формы и имеет только резьбовые отверстия под крепление выносного устройства.
Конструкция центральной выносной штанги отличается от остальных штанг тем, что выполнена двусторонней, с креплением к выносной пружине посередине штанги.
Крепление копирующих секций к модулю несущей рамы осуществлено под таким углом, чтобы расположить толкающую лопатку перпендикулярно к оси прямолинейного движения, с зазором между двумя взаимно расположенными толкающими лопатками, не превышающими минимальных линейных размеров основных типов наиболее компактных противотанковых мин, что дает возможность не пропуская мины под трал и удаляя их в сторону обочины, обеспечить толкающей лопатке при встрече с непреодолимыми препятствием возможность его обогнуть без поломки, осуществлять траление участков пути с рыхлым, либо песчаным грунтом не зарываясь, удаляя излишки грунта в обе стороны от толкающей лопатки, не формируя высокой призмы грунта.
Пружины скручивания, находящиеся на осях пальцевых соединений верхнего и нижнего горизонтальных звеньев, и опорного звена толкающей лопатки, предварительно заневолены и обеспечивают при тралении необходимую для копирования неровностей пути вертикальную нагрузку толкающей лопатке.
Применение в конструкции копирующей секции подвижного соединения в виде поворотной петли и находящейся на ее оси пружины скручивания между опорным звеном и толкающей лопаткой позволяет избежать в ходе траления деформаций и поломок копирующих секций при встрече основания толкающей лопатки с непреодолимыми препятствиями.
Применение в конструкции копирующей секции съемных ножей позволяет повысить надежность траления дорог с грунтовым покрытием, имеющим дефекты в виде ям, кочек, наезженной колеи, луж и сезонной распутицы, имеющим травяной либо снежный покров, дорог с рыхлым либо песчаным грунтом, осуществлять траление маршрута движения, проложенного по слабо пересеченной местности.
Конструкция центральной толкающей лопатки трала отличается от остальных толкающих лопаток трала тем, что выполнена «V»-образной формы, с общим для всех копирующих секций трала подвижным креплением.
Конструкция выносного устройства, состоящего из девяти выносных пружин с закрепленными на них гибкими выносными штангами, состоящими из троса, обвитого стальной пружиной позволяет обеспечить срабатывание мин с неконтактными и штыревыми взрывателями на удалении от копирующих секций, при этом упруго изгибаясь при встрече с непреодолимым препятствием, без зацепления, приводящего к деформации и выходу из строя элементов конструкции трала продолжать выполнять заданные функции.
Модульный минный трал сплошного траления в двух проекциях (вид спереди, вид сверху) представлен на фиг. 1, модуль несущей рамы с копирующей секцией в трех проекциях (вид сверху, вид сбоку, вид сзади) со съемными ножами представлены на фиг. 2, выносное устройство представлено на фиг. 3, работа копирующей секции при встрече с непреодолимым препятствием представлена на фиг. 4, траление пути боевой машиной с тралом представлено на фиг. 5.
Модульный минный трал сплошного траления состоит из механизма подвески, несущей рамы 2, состоящей из восьми левосторонних модулей 3, восьми правосторонних модулей 4, одного центрального модуля 5, двух торцевых заглушек 6, зафиксированных между собой стыковочными узлами 7, копирующих секций 8, выносного устройства, состоящего из выносных штанг 9 и выносных пружин 10, четырех опорных лыж 11, электромагнитной приставки 12.
Левосторонние модули 3, правосторонние модули 4 несущей рамы 2 состоят из проушин крепления звеньев копирующей секции 13, стыковочного пояса 14, стыковочного узла 7, состоящего из накидного винта с гайкой 15 и ответных пазов 16, универсальных резьбовых отверстий 17 под крепление механизма подвески и электромагнитной приставки, резьбовых отверстий 18 под крепление выносного устройства, резьбовых отверстий 19 под крепление лыжи скольжения.
Центральный модуль 5 несущей рамы 2 состоит из проушин 9 крепления копирующей секции, двух стыковочных узлов 7, состоящих из накидного винта с гайкой.
Копирующие секции, закрепленные на несущей раме 2 состоят из верхнего 20 и нижнего 21 горизонтальных звеньев, пальцев 22 с пружинами скручивания, опорного звена 23, толкающей лопатки 24, поворотной петли 25 с пружиной скручивания, съемных ножей 26.
Механизм подвески состоит из пневмоцилиндра подвески 1, рамы подвески с центральным демпфером 29, боковых демпферов 30, проушин крепления 31.
Модульный минный трал сплошного траления работает следующим образом:
С помощью пневмоцилиндра подвески 1 несущая рама 2 опускается в вниз, опираясь под собственным весом на лыжи скольжения 11 принимает рабочее положение.
Толкающие лопатки 24, упираясь основанием в дорожное полотно, несколько приподнимаются в рабочем положении относительно модулей несущей рамы на половину амплитуды своего допустимого шарнирным четырехзвенником вертикального перемещения. Пальцы с пружинами скручивания 22 при этом, через опорное звено 23 передают толкающим лопаткам 24 постоянное усилие, вертикально прижимающее толкающую лопатку основанием к дорожному полотну.
Металлические штанги 9 выносного устройства, прижимаемые выносными пружинами 10, укладываются горизонтально на дорожное полотно перед копирующими секциями 8.
При тралении пути, находясь в свободном плавающем положении, несущая рама обеспечивает подвижно закрепленным на ней копирующим секциям 8 возможность основанием толкающих лопаток 24 копировать неровности дорожного полотна, преодолевая кочки и ямы, подъемы и углубления, извлекать и уводить, смещая перекатом в сторону обочины мины и другие взрывоопасные предметы, не пропуская их под проекцию движущейся техники. При этом величина усилий, создаваемых пружинами скручивания, и наклон толкающих лопаток 24 к дорожному полотну при тралении дорог с грунтовым покрытием не допускают срезания стружки грунта и не приводят к зарыванию конструкции в грунт на отдельных участках пути с рыхлым либо песчаным грунтом.
Призма грунта, образующаяся перед толкающими лопатками 24 при движении по грунтовой дороге, равномерно удаляется в правую и левую стороны. При этом крупной призмы грунта, создающей избыточное сопротивление и помехи движению техники с тралом, не образуется. Трал в грунт не зарывается, скользя по поверхности дорожного полотна надежно производит траление противоднищевых мин, установленных системами дистанционного минирования, удаляя их в сторону обочины. В результате траления перед боевой машиной 27 образуется безопасная протраленная полоса 28, ширины которой достаточно для проезда машины и совершения ею маневров поворота и разворота.
При встрече с непреодолимым препятствием 28, толкающая лопатка 24 копирующей секции, вращаясь по оси поворотной петли с пружиной скручивания 25, изменяет свой угол наклона и по касательной пропускает под себя непреодолимое препятствие без поломок и деформации, продолжая при этом надежное траление пути. При этом величина минимального усилия, необходимого для проворачивания толкающей лопатки 24 с целью предотвращения поломок и деформации конструкции, значительно превышает величину максимального усилия, необходимого для преодоления кочек и ям, извлечения из углублений и смещения в сторону обочины наиболее массивных мин и взрывоопасных предметов.
Выносные штанги 9 выносного устройства инициируют подрыв мин с неконтактными, штыревыми и обрывными датчиками цели на удалении от копирующий секций, минимизируя повреждения основной конструкции.
При встрече с непреодолимым препятствием выносная штанга 9 отводится в сторону или вверх, возвращаясь с помощью выносных пружин 10 в исходное положение после обхода препятствия.
Электромагнитная приставка 12, применяемая в комплексе с модульным минным тралом, осуществляет подрыв мин с неконтактными датчиками цели на удалении 4 м от копирующий секций.
Траление дорог с асфальтобетонным и каменистым покрытием осуществляется без установки съемных ножей 26. Траление дорог с грунтовым покрытием, имеющим травяной либо снежный покров, дорог с рыхлым, либо песчаным грунтом, траление маршрута на слабо пересеченной местности, производится с установленными съемными ножами. Установка ножей производится в посадочные гнезда, расположенные в основании толкающей лопатки с фиксацией ножей при помощи пружинного фиксатора 27.
В случае подрыва трала на мине экипаж оценивает повреждения элементов конструкции трала. Масса взрывчатого вещества в большинстве противотанковых мин систем дистанционного минирования составляет 0,6-1,5 кг. Взрыв такой мины способен повредить 2-3 копирующие секции 8 и не способен повредить несущую раму 2. В таком случае достаточно заменить копирующие секции 8, сняв их с проушин 13 модулей несущей рамы 2. При подрыве противотанковой мины весом от 1,5 кг и выше замене подлежат модули несущей рамы. Для их замены необходимо, ослабив гайки накидных винтов 15, освободить от винтов ответные пазы 16 стыковочного узла 7 и снять поврежденный модуль со стыковочного пояса 14 соседнего модуля, заменив его на исправный запасной модуль.
Источники информации
1. Вооружение и военная техника инженерных войск: учебное пособие - Москва: ВУНЦ СВ «ОВА ВС РФ», 2017.
2. Ахмедов P.P. Инженерные войска иностранных армий: учебное пособие - Омск: СибАДИ, 2011.
3. Полевой устав сухопутных войск США FM 20-32 «Ведение наземной минной войны». - Москва: ГРУ, 1995.
4. Заграждения, их устройство и преодоление в бою - Москва: ВУНЦ СВ «ОВА ВС РФ», 2016
5. Патент RU 2478182 «Модульный минный трал».
6. Патент RU 2146800 «Ножевой минный трал».
7. Михайлов В.И. Долгий путь с тралом: Воспоминания - Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 2005.
8. Сайт «Отвага» (http://otvaga2004.ru/bronya-pehoty/ifv-foto/m1132-stryker-esv/).