Во время движения танк подвергается различным внешним воздействиям, которые стремятся вывести его из состояния равновесия, в результате чего он совершает вынужденные колебательные движения, как вертикальные, так и угловые продольные и поперечные. Наиболее вредными являются продольные угловые колебания, так как в этом случае вертикальные ускорения и амплитуда колебаний в носу машины (на месте механика-водителя) имеют наибольшие значения по сравнению с другими видами колебаний и в этом случае наиболее вероятны пробои крайних узлов подвески (т. е. жесткие удары балансиров в ограничители хода катков).
Исследованиями установлено, что организм человека способен безболезненно переносить кратковременные перегрузки в 3–3,5g при частоте возмущения до 2 Гц (т. е. с периодом колебаний Т
Таким образом, одно из основных требований к системам подрессоривания состоит в том, ч то на высоких скоростях при движении по длинным неровностям a = 2L (L-длина oпoрной поверхности гусеницы) и выстой h = 0,15 м должно обеспечиваться движение без пробоя подвески и с вертикальными ускорениями до 3,5g.
При движении по мерзлой пахоте поперек борозд, по замерзшим кочкам, брусчатке и т. д. передаются высокочастотные непрерывно действующие возмущения (ускорения тряски). Длина таких неровностей принимается примерно равной расстоянию между ближайшими опорными катками, а высота h = 0,05 м. При частотах 2-25 Гц организм человека способен на пороге появления «довольно неприятных ощущений» переносить вертикальные ускорения порядка 0,5g. Поэтому система подрессоривания должна быть спроектирована гак, чтобы ускорения тряски не превышали эту величину.
Как известно, ускорение находится в прямой зависимости от амплитуды колебаний и в обратной зависимости от квадрата периода. Из этого следует, что наиболее плавный ход обеспечивается подвесками с колебаниями меньшей амплитуды и большего периода Тφ.
С другой стороны, при значительном периоде колебаний у экипажа возникают неприятные ощущения, связанные с «морской болезнью», что объясняется непривычными для человека частотами колебаний: организм человека наиболее приспособлен к колебаниям с частотой, близкой к частоте ходьбы (примерно 1–2 Гц или период 0,5–1 с, а поданным западных специалистов — 0,7–0,8 Гц). По некоторым источникам, для исключения влияния этого явления Т должен быть не более 1,55 с, по другим — 1,25 с (частота 0,8 Гц).
Кроме влияния на эргономические показатели машины ее колебания ухудшают и условия стрельбы. При отсутствии стабилизатора вооружения значительно ухудшаются условия наблюдения и прицеливания, особенно через приборы с многократным увеличением. В этом случае, если наводчик и смог поймать цель в перекрестие прицела, то из- за запаздывания выстрела пушка все равно уйдет с линии прицеливания, кроме того, снаряд еще дальше отклонится от цели благодаря сложению скоростей полета снаряда и движения пушки в сторону от линии прицеливания в момент начала выстрела. В этих условиях чем меньше угловая скорость и амплитуда колебаний, тем лучше.
Введение стабилизатора танкового вооружения значительно упростило наведение и многократно повысило точность стрельбы с ходу. Однако исполнительные механизмы стабилизаторов вооружения обладают определенной инерционностью и при высоких частотах колебаний не могут достаточно точно удерживать вооружение в заданном положении. Для современных танков удовлетворительная точность стрельбы на европейском ТВД обеспечивается при движении на поле боя со скоростью до 20–30 км/ч.
Обобщив вышесказанное, выделим следующие требования к системам подрессоривания по обеспечению высокой плавности хода:
— исключение пробоев подвески;
— максимальные ускорения при наезде на длинные неровности (a=2L, h=0,15 м) не должны превышать 3,5g;
— максимальные ускорения тряски при движении по коротким неровностям с высотой h=0,05 м до 0,5g;
— значение периода собственных угловых колебаний Тφ должно быть больше 0,5 с по эргономическим показателям и больше 1с по условию обеспечения прицельной стрельбы. В конечном счете желательно Тφ иметь примерно равным 1,25 с, но не более 1,55 с;
— минимальные амплитуды колебаний корпуса, исключающие пробои на крайних узлах подвески и удары стабилизированного основного вооружения в ограничители углов наведения.
Выполнение вышеперечисленных требований возможно следующими техническими мероприятиями.
Во всех случаях желательно получить определенные качества:
— высокую удельную потенциальную энергию подвески λ > 0,4–0,5 м (см. ниже раздел «Высокая живучесть подвески»), что достигается большими динамическими ходами катков и использованием мощных амортизаторов;
— большой момент инерции танка, что увеличивает период колебаний и уменьшает реакцию корпуса на внешние возмущающие воздействия, а как результат- и амплитуду его колебаний. Высокий момент инерции достигается благодаря перераспределению масс и установке наиболее тяжелых агрегатов и узлов в носу и корме машины.
Исключения пробоев подвески можно добиться путем увеличения динамических и полных ходов катков. Увеличение динамического хода до 350–400 мм можно считать разумным пределом, дальнейший рост динамического хода ведет к увеличению высоты корпуса, что приведет при ограниченной массе к ослаблению бронирования.
Можно увеличить жесткость рессор, что повышает удельную потенциальную энергию подвески λ, однако этот метод крайне нежелателен, гак как часто приводит к прямо противоположному результату. В самом деле, при увеличении жесткости подвески возрастают возмущения, действующие через нее от неровностей местности на корпус, что способствует увеличению амплитуды колебаний и более частым пробоям по сравнению с более мягкой подвеской.
Минимизация вертикальных ускорений достигается применением мягкой подвески с низким приведенным к катку коэффициентом жесткости подвески с. Благодаря этому уменьшаются силы, действующие со стороны опорного катка на корпус при наезде на единичную неровность.
Увеличение периода собственных колебаний достигается опять-же применением рессор низкой жесткости (вспомните опыт из курса школьной физики: чем мяте пружина, тем больше период раскачивания на ней одного и того же груза или, наоборот, на пружине одной жесткости больше период колебаний для более тяжелого груза), увеличением момента инерции танка.
Для уменьшения амплитуды колебаний применяются мощные амортизаторы, которые быстро гасят колебания корпуса: кроме того, за счет увеличения длины опорной поверхности возрастает плечо силы амортизатора относительно центра масс, и он эффективнее выполняет свои функции.
Применение мягкой подвески позволяет уменьшить силы, действующие на опорные катки со стороны неровностей, что снижает амплитуду вынужденных колебаний. С другой стороны, мягкая подвеска оказывает меньшее сопротивление внешним силам, нарушающим равновесие танка. Мягкая подвеска склонна к продольному раскачиванию танка при трогании с места, торможении и изменении скорости движения.
Кроме подвески демпфирующими свойствами обладают гусеничный движитель, трансмиссия и двигатель (этот вопрос рассмотрим в разделе, посвященном гусеничному движителю).
Как можно заметить, выполнение большинства требований к системе подрессоривания решается применением амортизаторов. Однако следует сразу оговориться, что они не всегда полезны. Обратите внимание на представленную на графике примерную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) танка с
