ХОДОВАЯ ЧАСТЬ, РАЗМЕЩЕННАЯ НА БРОНИРОВАННОМ БОРТУ КОРПУСА ТАНКА
RUNNING GEAR ARRANGED ON TANK BODY ARMORED BOARD

Заявляемое изобретение относится к устройствам, связанным с конструкцией ходовой части, размещенной на борту корпуса самоходного транспортного средства на гусеничном ходу, в частности к военным бронированным гусеничным машинам, к танкам.
За прототип принята ходовая часть, размещенная на бронированном борту корпуса танка, состоящая из гусеницы, огибающей ведущее и направляющее колеса, опорные катки, в их числе передний и задний, с торсионными подвесами и своими диаметрами меньшими диаметров ведущего и направляющего колес, и бронированный борт корпуса танка, соединенный с бронированной крышей, частично ограждающий внутренний полезный объем заброневого пространства корпуса (см. широко известный в годы В.О.В. 1941-1945 г.г. советский тяжелый танк ИС-2, экспонируемый в музее танков г.Кубинка Московской области).
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемой ходовой части, размещенной на бронированном борту корпуса танка, являются следующие: ходовая часть, размещенная на бронированном борту корпуса танка, состоящая из гусеницы, огибающей ведущее и направляющее колеса, опорные катки, в их числе передний и задний, с торсионными подвесами и своими диаметрами, меньшими диаметров ведущего и направляющего колес, и бронированный борт корпуса танка, соединенный с бронированной крышей, частично ограждающий внутренний полезный объем заброневого пространства корпуса.
Общим недостатком танков, с такими ходовыми частями, и этого в частности, является ограниченный внутренний полезный объем заброневого пространства корпуса, где все уплотнено до предела, а увеличивать объем в сторону от бронированного борта наружу мешает ходовая часть, размещенная на этом борту, и состоящая из гусеницы, направляющего и ведущего колес, опорных катков и поддерживающих роликов. Попытка улучшить функциональные характеристики танка, когда в этом ограниченном заброневом пространстве корпуса требуется разместить более габаритные или появившиеся вновь: силовую установку, оборудование, приборы, вооружение, боекомплект, топливо и эргономическое пространство для работы экипажа, вызывает увеличение габаритов всего танка, в том числе и габаритов его ширины. Возрастают сложности при перемещении его по железным и автомобильным дорогам.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая ходовая часть, размещенная на бронированном борту корпуса танка, является частичное изменение траектории движения гусеницы и, при этом, частичное освобождение места на бронированном борту корпуса танка, и использование этого освобожденного места для увеличения внутреннего, полезного объема заброневого пространства корпуса, не увеличивая габаритной ширины танка.
Для достижения названного технического результата верхний участок гусеницы ходовой части, между ведущим и направляющим колесами, частично расположен на опорных катках, на длине от переднего до заднего опорных катков, посредством переднего и заднего дополнительных, подвижно закрепленных на бронированном борту, направляющих, надгусеничных, подпружиненных колес, расположенных над передним и над задним опорными катками, а бронированный борт корпуса танка выполнен с коробчатым бронированным наружным выступом, не выходящим за габариты ширины танка, и сообщающимся с внутренним полезным объемом заброневого пространства корпуса, и расположенным между удлиненной в сторону ходовой части частью бронированной крыши и, с необходимыми эксплуатационными зазорами, верхним участком гусеницы, расположенным на опорных катках, и передним, и задним дополнительными, подвижно закрепленными на бронированном борту, направляющими, надгусеничными, подпружиненными колесами.
Отличительными признаками заявляемой ходовой части, размещенной на бронированном борту корпуса танка, является то, что верхний участок гусеницы ходовой части, между ведущим и направляющим колесами, частично расположен на опорных катках, на длине от переднего до заднего опорных катков, посредством переднего и заднего дополнительных, подвижно закрепленных на бронированном борту, направляющих, надгусеничных, подпружиненных колес, расположенных над передним и над задним опорными катками, а бронированный борт корпуса танка выполнен с коробчатым бронированным наружным выступом, не выходящим за габариты ширины танка, и сообщающимся с внутренним полезным объемом заброневого пространства корпуса, и расположенным между удлиненной в сторону ходовой части частью бронированной крыши и, с необходимыми эксплуатационными зазорами, верхним участком гусеницы, расположенным на опорных катках, и передним, и задним дополнительными, подвижно закрепленными на бронированном борту, направляющими, надгусеничными, подпружиненными колесами.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где упрощенно изображена ходовая часть, размещенная на бронированном борту корпуса танка, вид сбоку.
Ходовая часть 1, размещенная на бронированном борту 2 корпуса 3 танка, состоит из гусеницы 4, огибающей ведущее 5 и направляющее 6 колеса, опорные катки 7, с торсионными подвесами (не показаны), в их числе передний 8 и задний 9, своими диаметрами, меньшими диаметров ведущего 5 и направляющего 6 колес. Верхний участок 10 гусеницы 4 между ведущим 5 и направляющим 6 колесами, на длине от переднего 8 до заднего 9 опорных катков смещен ниже ведущего 5 и направляющего 6 колес с помощью дополнительных, подвижно закрепленных на бронированном борту 2, направляющих, надгусеничных, подпружиненных колес, переднего 11 и заднего 12, с их пружинами 13 и 14 соответственно, расположенных над передним 8 и над задним 9 опорными катками и ниже осей ведущего 5 и направляющего 6 колес. Этот верхний участок 10 гусеницы 4 свободно опирается на верхние части всех опорных катков 7. Бронированный борт 2 корпуса 3 танка, соединенный с бронированной крышей 15 корпуса 3, частично ограждает внутренний полезный объем заброневого пространства корпуса 3 танка. На бронированном борту 2 выполнен бронированный коробчатый выступ 16, не выходящий за габариты ширины танка, и сообщающийся с внутренним полезным объемом заброневого пространства корпуса 3. Этот бронированный коробчатый выступ 16 ограничен сверху удлиненной в сторону ходовой части 1 частью бронированной крыши 15. Снизу он ограничен, с необходимым эксплуатационным зазором, верхним участком 10 гусеницы 4, свободно опирающимся на верхние части опорных катков 7. Эксплуатационный зазор - это минимальное расстояние между подвижными и неподвижными частями конструкции, когда сохраняется еще ее работоспособность. Спереди и сзади этот бронированный коробчатый выступ 16 ограничен, с необходимыми эксплуатационными зазорами, передним 11 и задним 12 дополнительными, подвижно закрепленными на бронированном борту 2, направляющими, надгусеничными, подпружиненными колесами с их пружинами 13 и 14
При движении танка вперед вращающееся ведущее колесо 5, вытаскивая гусеницу 4 из-под опорных катков 7, будет толкать корпус 3 танка вперед. Пройдя ведущее колесо 5 сверху, гусеница 4, опускаясь, подойдет к заднему дополнительному, подвижно закрепленному на бронированном борту 2, направляющему, надгусеничному подпружиненному колесу 12, обогнет его снизу и, касаясь своей внутренней поверхностью верхних частей опорных катков 7 с торсионными подвесами, будет двигаться по верхним частям опорных катков 7 вперед по ходу танка, отслеживая все неровности дороги вместе со всеми опорными катками 7, на которых она лежит, из-за наличия торсионных подвесов у каждого опорного катка 7 (на чертеже торсионные подвесы не показаны). Переместившись к переднему дополнительному, подвижно закрепленному на бронированном борту 2, направляющему, надгусеничному, подпружиненному колесу 11, гусеница 4 обогнет его снизу и под наклоном переместится к направляющему колесу 6, обогнет его своей внутренней стороной и под наклоном переместится к переднему опорному катку 8, за которым и остальные опорные катки 7 будут перемещаться по внутренней поверхности гусеницы 4, двигая танк вперед. При движении танка назад все происходит в обратном порядке. При наезде передним участком гусеницы 4 на дорожный выступ передний опорный каток 8, имея торсионный подвес, будет перемещаться вверх вместе с частями гусеницы 4, расположенными ниже и выше его, на величину, не превышающую длину рабочего хода торсиона. При этом он через гусеницу 4 будет толкать вверх переднее дополнительное, подвижно закрепленное на бронированном борту 2, направляющее, надгусеничное, подпружиненное колесо 11, сжимая его пружину 13. После преодоления дорожного выступа передний опорный каток 8 и переднее дополнительное, подвижно закрепленное на бронированном борту 2, направляющее, надгусеничное, подпружиненное колесо 11 вернутся в свое первоначальное положение под действием торсионного подвеса катка 8 и пружины 13. То же самое будет происходить и с задним дополнительным, подвижно закрепленным на бронированном борту 2, направляющим, надгусеничным, подпружиненным колесом 12 и его пружиной 14, при наезде на дорожный выступ участком гусеницы 4, находящимся под задним опорным катком 9. Нагрузки от гусеницы 4 на переднее 11 и заднее 12 дополнительные, подвижно закрепленные на бронированном борту 2, направляющие, надгусеничные подпружиненные колеса при движении танка неодинаковы, как и нагрузки на их пружины 13 и 14. При движении танка вперед более нагружено переднее 11 дополнительное, подвижно закрепленное на бронированном борту 2, направляющее, надгусеничное, подпружиненное колесо с его пружиной 13. При движении назад более нагружено заднее 12 дополнительное, подвижно закрепленное на бронированном борту 2, направляющее, надгусеничное, подпружиненное колесо с его пружиной 14.
Использование в ходовой части 1 танка опорных катков 7 с торсионными подвесами, размещенными над днищем корпуса танка, освобождает бронированные борта 2 корпуса 3 от размещения на них элементов амортизации движения опорных катков. При замене в ходовой части 1 танка траектории движения гусеницы 4 по прямой на движение по ломаной линии верхнего участка ее, между ведущим 5 и направляющим 6 колесами, состоящего из одного прямого и двух наклонных участков, опуская при этом прямой участок 10 гусеницы 4 ниже ведущего 5 и направляющего 6 колес на опорные катки 7, со своими диаметрами, меньшими диаметров ведущего 5 и направляющего 6 колес, частично освобождается поверхность бронированного борта 2 на участке между передним 11 и задним 12 дополнительными, направляющими, надгусеничными, подпружиненными колесами по длине и по высоте от бронированной крыши 15 корпуса 3 танка до верхнего участка 10 гусеницы 4, лежащего на опорных катках 7. Если учесть все эксплуатационные зазоры, то эту поверхность «А» (на чертеже она заштрихована) можно с пользой использовать. Чем меньше диаметры опорных катков 7, тем больше величина высоты по вертикали освобождаемой поверхности «А» при неизменных клиренсе, грязевом зазоре между нижней границей освобождаемой поверхности «А» и верхним участком 10 гусеницы 4, в ее верхнем положении, при максимальном вертикальном рабочем ходе торсионных подвесов опорных катков 7. Если эту освобожденную поверхность «А» перемещать на расстояние от бронированного борта 2 корпуса 3 танка до наружной части ширины гусеницы 4, то, не увеличивая габаритной ширины танка, появится объем, который можно с пользой использовать. Защищать броней этот объем можно спереди, сзади, сверху, снизу, а часть бортовой брони, как у прототипа, передвинется на новое место, ближе к наружной части ширины гусеницы 4.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующим расчетным примером. Пусть получаемый объем равен:
где:
3
6
3
V - получаемый дополнительный объем корпуса 3 танка, в литрах (1 литр = 1 дм=10 мм);
Н - высота освобождаемой поверхности на бронированном борту 2 корпуса 3 танка по вертикали (в мм);
L - длина освобождаемой поверхности по горизонтали, т.е. расстояние между передним 11 и задним 12 дополнительными, подвижно закрепленными на бронированном борту 2, направляющими, надгусеничными, подпружиненными колесами, с их пружинами 13, 14 (в мм);
В - ширина (глубина) освобождаемой поверхности «А», по горизонтали, т.е. расстояние между бронированным бортом 2 корпуса 3 танка и наружной частью ширины гусеницы 4 (в мм).
В свою очередь,
Н - высота освобождаемой поверхности «А» на бронированном борту 2 корпуса 3 танка, по вертикали, получается из:
где:
1
H - расстояние от нижней поверхности катков 7 до бронированной крыши 15 корпуса 3 танка (в мм);
2
Н - наружные диаметры опорных катков 7 (в мм);
3
Н - максимальный вертикальный рабочий ход торсионных подвесов опорных катков 7 (в мм);
4
Н - грязевой зазор между верхним участком 10 гусеницы 4 и нижней границей освобождаемой поверхности «А», по вертикали, при максимальном вертикальном ходе торсионных подвесов опорных катков 7 (в мм).
Примем такие геометрические размеры, с учетом всех эксплуатационных зазоров, пусть:
1
Н=1300 мм - расстояние от нижней поверхности катков 7 до бронированной крыши 15 корпуса 3 танка;
2
Н=400 мм - наружные диаметры опорных катков 7;
3
Н=300 мм - максимальный вертикальный рабочий ход торсионных подвесов опорных катков 7;
4
Н=150 мм - грязевой зазор между верхним участком 10 гусеницы 4 и нижней границей освобождаемой поверхности «А», по вертикали, при максимальном вертикальном ходе торсионных подвесов;
L=3000 мм - длина освобождаемой поверхности «А», по горизонтали, т.е. расстояние между передним 11 и задним 12 дополнительными, подвижно закрепленными на бронированном борту 2, направляющими, надгусеничными, подпружиненными колесами; с их пружинами 13, 14, с учетом эксплуатационных зазоров;
В=500 мм - ширина (глубина) освобождаемой поверхности «А», по горизонтали, т.е. расстояние между бронированным бортом 2 корпуса 3 танка и наружной частью ширины гусеницы 4.
Подставляя принятые числовые значения в формулы (1) и (2), получим:
1
2
3
4
V=H×L×B=(Н-Н-Н-Н)×L×В=(1300-400-300-150)×3000×500=
6
3
3
=675×10 мм=675 дм=675 литров.
Это с одного бронированного борта 2 корпуса 3 танка - 675 литров, а с двух бронированных бортов 2 корпуса 3 танка - 1350 литров. Если половина этого объема будет потрачена на бронирование, то остальные 675 литров - это дополнительный внутренний полезный объем заброневого пространства. Приведенный расчет очень грубый и направлен в сторону уменьшения результирующих выходных величин. Когда увеличение объема заброневого пространства корпуса танка, без увеличения его габаритов, всего на несколько литров считается большим достижением, то увеличение этого объема на сотни литров, без увеличения габаритов танка, тоже желательно.
Эта освободившаяся поверхность «А» используется для создания на каждом бронированном борту 2 корпуса 3 танка бронированного, коробчатого выступа 16, сообщающегося с внутренним объемом корпуса 3 танка, и не выступающего за габариты ширины танка.
Ликвидация поддерживающих роликов вместе с уменьшением диаметров опорных катков на 40% по сравнению с современными советскими и российскими основными боевыми танками Т-80, Т-90 даст экономию в весе ходовой части 1, но увеличит удельное давление опорных катков 7 на внутреннюю поверхность гусеницы 4, которое придется компенсировать увеличением количества опорных катков 7 до 8 или 9 шт. на каждом борту. Увеличат вес ходовой части 1 и дополнительные торсионные подвесы вновь добавленных опорных катков 7 и появившиеся вновь дополнительные, подвижно закрепленные на бронированном борту 2, направляющие, надгусеничные, подпружиненные колеса 11, 12 с их пружинам 13 и 14, и увеличенное число траков гусеницы 4 (по 4 или 5 шт. на каждую гусеницу 4, за счет появления ее дополнительных наклонных участков). Величину увеличения веса ходовой части 1 можно узнать, только имея конкретные размеры ее конструкции. А приведенный грубый пример расчета показывает, что каждый один миллиметр уменьшения диаметров опорных катков 7, применительно к современным советским и российским основным боевым танкам Т-80, Т-90, превращается минимум в один литр дополнительного, внутреннего, полезного объема заброневого пространства корпусов этих танков, с предлагаемой конструкцией ходовой части, размещенной на бронированном борту корпуса танка.
Уменьшение наружных диаметров опорных катков 7 ограничивается только наружным диаметром ступицы, из условий ее прочности, и высотой гребня на каждом траке гусеницы 4. Расположение дополнительных, направляющих, надгусеничных, подпружиненных колес 11, 12 с их пружинам 13 и 14 над передними 8 и задними 9 опорными катками, а не перед ними, или после них, устраняет дополнительный изгиб гусеницы 4 при наезде на дорожный выступ этими катками. Наличие или отсутствие зазора между опорными катками 8, 9 и гусеницей 4, огибающей переднее 11 и заднее 12 дополнительные, подвижно закрепленные на бронированном борту 2, направляющие, надгусеничные, подпружиненные колеса, не влияет на работоспособность ходовой части танка. Жесткое закрепление дополнительных, направляющих, надгусеничных колес 11, 12 на торсионных подвесах опорных катков 8 и 9, соответственно, избавит от наличия дополнительных пружин 13, 14 и закрепления их опорных концов на бронированном борту 2 корпуса 3 танка. А введение в этом случае регулировки расстояния между опорными катками 8, 9 и дополнительными, направляющими, надгусеничными колесами 11, 12, соответственно, после размещения между ними гусеницы 4, улучшит эксплуатационные характеристики ходовой части 1.
Применение коробчатого выступа 16, сообщающегося с внутренним полезным объемом заброневого пространства корпуса 3 танка, с бронированными наружными стенками, в верхней части бронированного борта 2 корпуса 3 танка на месте, ранее занимаемом поддерживающими роликами, верхним участком гусеницы 4 и частью грязезащитной полки, находящимися раньше между ведущим 5 и направляющим 6 колесами, когда поддерживающие ролики ликвидированы, а часть гусеницы 4 между ведущим 5 и направляющим 6 колесами опущена ниже этих колес, а значит и ниже коробчатого выступа 16, позволяет увеличить внутренний полезный объем заброневого пространства корпуса танка на сотни литров, не увеличивая габаритных размеров его ширины. Замена части плоской верхней поверхности борта корпуса на коробчатую форму, направленную наружу от корпуса, и сообщающуюся с внутренним объемом корпуса, позволяет увеличить отверстие на подбашенном листе крыши корпуса для размещения погонов башни танка увеличенных диаметров. Заявляемое изобретение не устраняет применения механизма натяжения гусениц на направляющих колесах 6, как и не устраняет применения на коробчатом выступе 16 бронированного борта 2 корпуса 3 танка дополнительных защитных бортовых экранов и активной защиты, что значительно увеличивает функциональные характеристики как вновь изготавливаемых, так и модернизируемых танков. Такое техническое решение можно применять и на невоенных самоходных транспортных средствах на гусеничном ходу, используемых в гражданском секторе.