Официально считается, что первый немецкий «Леопард 2» попал в руки отечественных исследователей совсем недавно, будучи захваченным почти полностью исправным в зоне проведения специальной военной операции на Украине. И это, в общем-то, правда: целиком этот танк ранее к нам не заезжал ни разу. А вот отдельные составляющие его ранних модификаций побывали у нас в гостях ещё во времена Советского Союза — в 1980-х годах.
Причём касается это не только командирского панорамного прицела-прибора наблюдения, вдоль и поперёк обкатанного на отечественных образцах боевой техники (ссылка на отчёт), но и опорных катков. Их, как основу конструктивных и эксплуатационных показателей ходовой части немецкой машины, советские исследователи тоже изучили по полной программе, сравнив с отечественными изделиями по несущей способности.Результаты этих исследований в полном объёме без купюр мы и предлагаем к прочтению. Разумеется, ответ на вопрос о том, плох ли «Леопард 2», они не дадут, но уровень конструкторской мысли и технологий тех лет показывают вполне.
Исследование несущей способности опорных катков танка «Леопард 2»
На 55-тонном западногерманском танке «Леопард-2» используется 7-опорная ходовая часть, имеющая 2-рядные обрезиненные опорные катки диаметром 700 мм со съемными дисками тарельчатой формы из алюминиевого сплава. Катки перекатываются по гусенице с металлической беговой дорожкой и шахматным перекрытием зазоров между сочлененными траками.
Одной из характерных особенностей опорных катков танка «Леопард-2», по сравнению с обрезиненными опорными катками отечественных танков Т-80 и Т-72, является применение резиновых шин меньшей высоты (в 1,4–1,5 раза) и ширины (в 1,2–1,3 раза) (рис. 1), что позволило уменьшить массу и габариты опорных катков. Так, масса диска с шиной для опорных катков танка «Леопард-2» составляет 46 кг, что на 20% меньше, чем у отечественных танков.
Стремление конструкторов опорных катков танка «Леопард-2» к уменьшению габаритов и в связи с этим необходимость обеспечения приемлемой тепловой напряженности шин обусловили уменьшение высоты массива шины. Это, в свою очередь, привело к повышению механических напряжений в резине, критерием которых является удельное давление в контакте шины с гусеницей.
Как известно, несущая способность катка зависит от нагрузки на каток, удельного давления в контакте с гусеницей, тепловой напряженности, механической прочности и теплостойкости резиновых шин. Важным фактором является динамическая нагруженность катка, обусловленная взаимодействием с беговой дорожкой. Она зависит от амортизирующих свойств шин.
Исследование несущей способности опорного катка танка «Леопард-2» проводилось расчетно-экспериментальным путем. Расчет показал, что шина опорного катка «Леопарда-2» испытывает примерно одинаковую с отечественными танками среднюю статическую нагрузку Рс = 24,5 кН.
Из-за отсутствия данных о предварительном натяжении гусениц Т0, коэффициенте неравномерности распределения нагрузки по борту k1 и между шинами kп для танка «Леопард-2» приняты следующие значения этих показателей: Т0 = 0,1 G, k1 = 1,05 и kп = 1,05 для всех катков (G – вес танка). Расчет, проведенный по зависимостям, показал, что при меньших размерах резинового массива шин опорных катков «Леопарда-2» по сравнению с катками отечественных танков удельное давление в контакте с гусеницей при прочих равных условиях оказалось в ~ 1,25 раза выше, чем у катков танков Т-80 и Т-72. Результаты статических испытаний этих катков на прессе при условно-равновесном состоянии резинового массива подтвердили более высокий уровень удельного давления в контакте с гусеницей опорного катка «Леопарда-2» (рис. 2).
Так, при средней статической нагрузке 24,5 кН удельное давление в контакте шины этих опорных катков с металлической беговой дорожкой гусеницы достигает 1,8 МПа, в то время как у Т-72 (в контакте с металлической беговой дорожкой) и у Т-80 (в контакте с обрезиненной беговой дорожкой гусеницы) оно составляет 1,5 МПа.
Тепловая напряженность шины опорного катка танка «Леопард-2» оценивалась по максимальной установившейся температуре Т в резиновом массиве шины при качении с заданной скоростью по беговой дорожке гусеницы.
Температура нагрева шин определялась при нагрузке 24,5 кН в зависимости от продолжительности стендовых испытаний в диапазоне характерных эксплуатационных скоростей качения (рис. 3). В связи с отсутствием гусеницы танка «Леопард-2» его каток испытывался на гусенице отечественного танка Т-72, имеющей также, как гусеница «Леопарда-2», металлическую беговую дорожку. При испытании шин танков Т-80 и Т-72 использовались серийные гусеницы этих танков.
Эксперимент показал, что температура в средней, наиболее нагретой точке поперечного сечения шины танка «Леопард-2» составляет 160-170 °С, что на 25% ниже температуры нагрева шин танков Т-80 и Т-72 при качении по серийным гусеницам со скоростью соответственно 70 и 60 км/ч.
При оценке механической усталостной прочности шин опорных катков танка «Леопард-2» выявилось влияние на этот показатель новой технологии изготовления и материала шины.
Если пользоваться известной зависимостью долговечности шин по механической прочности от величины удельного давления для шин, изготовленных из отечественной серийной резины 34РИ-14, то при более высоком уровне удельного давления (1,8 МПа), обусловленном уменьшенными размерами массива шин «Леопарда-2», их долговечность по механической прочности массива по сравнению с отечественными шинами должна быть ниже не менее чем в 2 раза. В связи с тем, что состав резины и технология изготовления шин танка «Леопард-2» отличаются от отечественных, была проведена экспериментальная оценка фактической механической прочности шины катка танка «Леопард-2». Стендовые испытания сравниваемых шин проводились при Рс = 24,5 кН и качении по беговой дорожке из обрезиненных траков танка Т-80 и специальных металлических плит с поперечными планками, оказывающими дополнительное повреждающее воздействие.
На протяжении испытания шин температура их нагрева сохранялась постоянной. Несмотря на высокий уровень удельных давлений, обусловленный малыми размерами резинового массива, шины западногерманского танка обладают сравнительно высокой долговечностью: их наработка до разрушения, полученная при указанных выше условиях с учетом пониженной тепловой напряженности, оказалась близкой к наработке отечественных шин танка Т-80. При этом разрушение шин танка «Леопард-2», в отличие от отечественных, распределялось равномерно по их окружности.Полученные результаты определяются, прежде всего, более совершенной технологией изготовления шин танка «Леопард-2» (литьевым способом), а также, по-видимому, более высокими прочностными свойствами резины. Существенное влияние этих факторов подтвердилось и результатами испытаний на механическую прочность опытной отечественной шины, изготовленной в размерах шины танка «Леопард-2» методом литьевого прессования из резины марки 4Э-1386 с повышенными показателями прочности. Наработка такой шины до разрушения находилась на уровне наработки шины западногерманского танка.
Наработка шин танка «Леопард-2», испытанных при максимальной температуре нагрева и максимальной скорости качения 70 км/ч («теплостойкость»), составила 3000 км пробега по металлической беговой дорожке гусеницы танка Т-72 и 7862 км – по обрезиненной гусенице танка Т-80, что ниже долговечности серийных отечественных шин при максимальной температуре нагрева и максимальной скорости качения. В то же время имеется значительное количество отечественных шин, которые как при стендовых, так и при ходовых испытаниях разрушаются при небольшом пробеге (300–500 км) вследствие наличия скрытых дефектов, обусловленных нестабильностью качества изготовления шин. Следует отметить, что при испытаниях на теплостойкость разрушение шин танка «Леопард-2» на стенде носит усталостный характер, так же как при испытании на механическую прочность, и так же равномерно распределяется по окружности шины.
Анализ характера разрушения шин танка «Леопард-2» при стендовых испытаниях как на механическую прочность, так и на теплостойкость показывает, что оно происходит вследствие развития механических повреждений, равномерно распределяющихся по окружности и толщине шины, что свидетельствует об однородности ее резинового массива и высоком качестве изготовления. В то же время разрушение резинового массива отечественных шин носит, как правило, локальный характер, определяющийся наличием в массиве неоднородностей или внутренних дефектов, с последующим спонтанным развитием разрушения из-за радиального биения шин.Такой характер разрушения и наличие дефектов связаны с принятой технологией изготовления способом послойной накатки каландрированной резиновой ленты с последующей вулканизацией в автоклавах-прессах. Литьевой способ, применяемый при изготовлении шин опорных катков танка «Леопард-2», более прогрессивен. Он обеспечивает, как это показало исследование, высокую однородность свойств резинового массива.
Таким образом, уменьшение габаритов отечественных шин при высоком уровне их долговечности можно обеспечить за счет разработки более прогрессивной технологии изготовления шин, обеспечивающей однородные свойства массива и стабильное качество шин, и разработки новых марок резины с высокими показателями прочности и низким теплообразованием.
Исследование динамической нагруженности катка танка «Леопард-2» (рис. 4) показало, что уменьшение ширины и высоты резинового массива ухудшает амортизирующие свойства шин, и поэтому уровень динамических нагрузок на опорные катки при взаимодействии с беговой дорожкой гусениц повышается по сравнению с катками танка Т-80. Так, при характерных скоростях качения 25, 35 и 50 км/ч перегрузки этих катков соответственно в 1,9, 1,6 и раза больше, чем у танка Т-80.
Следует, однако, учитывать, что фактические динамические перегрузки на катки танка «Леопард-2» при качении по серийной гусенице этого танка могут быть меньше за счет шахматного перекрытия зазора между траками.
Выводы:
1. Шины опорных катков танка «Леопард-2» и отечественных танков воспринимают примерно одинаковую среднюю статическую нагрузку.
2. Отличительной особенностью шин опорных катков танка «Леопард-2» являются малые высота и ширина резинового массива, что определяет более высокий уровень удельного давления в контакте шин с гусеницей (1,8 МПа) по сравнению с опорными катками отечественных серийных танков (1,5 МПа) при приемлемой тепловой напряженности шин.
3. Опорные катки танка «Леопард-2» обладают сравнительно высокой несущей способностью за счет более совершенной технологии литьевого изготовления шин и лучших прочностных свойств резины.
Источник:«Исследование несущей способности опорных катков танка Леопард 2». В. А. Варчев, Ю. Я. Истомин, В. И. Корж и др.
- Эдуард Перов
- wikipedia.org
