Cách bố trí các xe tăng chiến đấu chủ lực
Một chiếc xe tăng với tư cách là một cấu trúc kỹ thuật là một tổ hợp bao gồm vũ khí trang bị, giáp bảo vệ, bệ đỡ tàu sân bay, nhà máy điện và thiết bị chạy. Bể phải cung cấp khả năng di chuyển cả đường địa hình (áp lực riêng trên mặt đất, không vượt quá áp lực của chân người) và dọc theo mạng lưới đường hiện có với các công trình nhân tạo (trọng lượng khi đầy tải, không vượt quá khả năng chịu lực của cầu. nhịp).
Đến thiết bị chạy xe tăng các yêu cầu chung được đặt ra đối với động cơ bánh xích, trước hết là đảm bảo tải trọng đồng đều trên các bánh xe đường của khung gầm. Việc bỏ qua những yêu cầu này dẫn đến những hậu quả tiêu cực sau:
- giảm khả năng xuyên quốc gia do áp lực mặt đất không đồng đều;
- tăng rung động dọc của cơ thể khi lái xe trên địa hình gồ ghề,
- giảm tốc độ di chuyển;
- giảm độ chính xác khi bắn của pháo do hiệu quả của bộ ổn định thấp hơn;
- tăng sự mệt mỏi của thuyền viên;
- tăng mài mòn các phần tử treo đàn hồi của bánh xe đường và bộ giảm chấn thủy lực.
Do đó, việc bố trí bể phải đáp ứng yêu cầu cân bằng trọng lượng của các cấu kiện của nó so với tâm của bề mặt chịu lực của đường ray. Các yếu tố cấu trúc lớn chính của xe tăng bao gồm tháp pháo, khẩu pháo, đạn đại bác, động cơ, hệ thống truyền động và nhiên liệu, cũng như lớp giáp và lớp bảo vệ động lực học. Kíp lái, đơn hàng có trọng lượng ít hơn trọng lượng, nhưng chiếm thể tích bên trong lớn, cũng ảnh hưởng trực tiếp đến việc cân bằng trọng lượng. Sự bố trí lẫn nhau của các yếu tố này quyết định hiệu quả của việc bố trí phương tiện chiến đấu.
Các loại xe tăng đầu tiên, được phát triển ở Anh và Đức trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, có cách bố trí đơn giản nhất - một thân tàu chung với vũ khí nằm ở phía trước (dọc theo hai bên và / hoặc ở phần phía trước), và một động cơ với một hộp số nằm ở phía sau. Đạn và nhiên liệu được đặt ở giữa thân tàu. Nhiều tổ lái và giáp bảo vệ được phân bổ đều khắp thân tàu. Không có tháp pháo nào như vậy; thay vào đó, các tháp pháo nửa xếp tầng được sử dụng, nằm đối xứng dọc theo hai bên thân tàu. Chiếc xe bánh xích có khung gầm với tốc độ bánh xe đường thấp, như có thể thấy trên ví dụ về xe tăng AV7 của Đức.
Kinh nghiệm chiến đấu sử dụng xe tăng có bố cục đơn giản nhất đã cho thấy những sai sót trong thiết kế của chúng:
- lớp giáp bảo vệ yếu của thân casemate với bề mặt ngoài đã phát triển;
- sự hiện diện của các vùng chết lớn do pháo được lắp đặt trong các tháp bán tầng;
- Tốc độ di chuyển thấp trên địa hình gồ ghề do hành trình của hệ thống treo thấp.
Về vấn đề này, vào cuối Chiến tranh thế giới thứ nhất ở Pháp, một cách bố trí tối ưu đã được phát triển cho một loại vũ khí tấn công mới, từ đó đã trở thành kinh điển, được lặp lại trong hàng trăm mẫu xe thử nghiệm và nối tiếp ở nhiều quốc gia trên thế giới. Vỏ của xe tăng Renault FT-17 được bố trí rất dày đặc, lần đầu tiên được phân chia thành các khu vực chức năng rõ ràng - khoang điều khiển mũi tàu, khoang chiến đấu trung tâm và khoang truyền động cơ phía sau. Ở trung tâm của thân tàu, bù vào mũi, một tháp pháo xoay tròn với một khẩu pháo 37 ly được lắp đặt. Khoang điều khiển chứa người lái, trong khoang chiến đấu - chỉ huy xe tăng và đạn dược, trong khoang động cơ - động cơ, bộ truyền động và nhiên liệu.
Sự phát triển của cách bố trí này là thiết kế của xe tăng KV-1 của Liên Xô vào đầu Thế chiến thứ hai, tháp pháo của nó có một ngách phát triển ở phía sau, trong đó một phần đáng kể của đạn pháo được bố trí. Vào cuối cuộc chiến, lần sửa đổi cuối cùng của chiếc xe tăng khổng lồ nhất của Liên Xô T-34-85 đã nhận được một tháp pháo tương tự.
Xe tăng trong Thế chiến thứ hai được sử dụng trong các hoạt động tấn công theo chuyên môn chiến đấu độc đáo của chúng - như một phương tiện xuyên thủng hệ thống phòng thủ kiên cố, hoạt động khi tiếp xúc trực tiếp với đối phương. Trong trường hợp này, mối đe dọa thất bại chính của xe tăng đến từ góc trực diện. Điều này đòi hỏi sự khác biệt của khả năng bảo vệ với sự gia tăng độ dày của lớp giáp của các bộ phận phía trước của thân tàu và tháp pháo và sự giảm độ dày tương ứng của lớp giáp của các bộ phận bên và phía sau. Trọng tâm dịch chuyển về phía trước so với tâm của bề mặt chịu lực của đường ray.
Để khôi phục lại sự cân bằng trọng lượng tối ưu của xe tăng, cần phải di chuyển tháp pháo của nó về phía sau. Cuối cùng, một sự đổi mới khác đã được đưa vào cách bố trí cổ điển: tất cả các xe tăng Đức và xe tăng Sherman M4 của Mỹ đều có một nhà máy điện cách nhau - hộp số và bộ truyền động cuối cùng được đặt trong khoang mũi của thân tàu, động cơ và nhiên liệu nằm trong phía sau. Động cơ được kết nối với bộ truyền động bằng một trục cardan. Quyết định này giúp nó có thể chuyển ngược tháp nặng với cái giá phải trả là chuyển tiếp một hệ thống truyền động tương đối nhẹ.
Phiên bản cuối cùng của cách bố trí xe tăng có hai nhược điểm lớn:
- sự hiện diện của trục cardan buộc phải tăng chiều cao, thể tích và diện tích bề mặt của thân tàu, làm giảm mức độ bảo vệ của xe tăng (tỷ số giữa thể tích dự trữ với trọng lượng của áo giáp);
- các hộp số trên tàu của động cơ sâu bướm được đặt trên bề mặt trực diện cực kỳ dễ bị tổn thương không chỉ bởi đạn xuyên giáp, mà còn với các mảnh vỡ và sóng xung kích từ vụ nổ của các loại đạn có khả năng nổ cao, trái ngược với cách bố trí cổ điển, nơi thân tàu che chắn cho các ổ đĩa cuối cùng phía sau khỏi bị pháo kích từ phía trước.
Giải pháp cho vấn đề này đã được các nhà phát triển Liên Xô tìm ra vào cuối chiến tranh trong thiết kế xe tăng T-44. Không thay đổi cách bố trí cổ điển, họ đã giảm chiều dài của khoang phía sau do sự bố trí ngang của động cơ và bộ truyền động, được kết nối với nhau bằng một đầu tàu bánh răng. Trọng tâm của bề mặt chịu lực của các đường ray đã dịch chuyển về phía trước theo hướng dịch chuyển của trọng tâm của xe tăng. Sau đó, giải pháp kỹ thuật này (giảm kích thước nhà máy điện) kết hợp với phương án bố trí đã thực hiện trước đó (tháp pháo với một ngách phát triển phía sau) đã được lặp lại trong các thiết kế của xe tăng chiến đấu chủ lực của Mỹ, Đức, Pháp, Nhật Bản. và Hàn Quốc, bao gồm cả những nước hiện đang hoạt động.
Tuy nhiên, sự sai lệch so với cách bố trí của Renault FT-17 cổ điển với việc chuyển đạn sang ngách phía sau đã khiến khả năng bảo vệ của xe tăng yếu đi do khối lượng bọc thép tăng lên đồng thời tạo ra không gian thừa trong khoang chiến đấu của thân tàu. Nguyên nhân là do chiều cao của thân tàu không thể giảm xuống dưới mức của động cơ kết hợp với hệ thống làm mát của nó (khoảng 1 mét). Trong trường hợp này, chiều cao của tháp được xác định bởi các điểm cực trị của việc hạ nòng súng (lên đến chạm mép của phần trên phía trước) và nâng nòng súng (lên đến chạm trần tháp) với mục tiêu thẳng đứng. của súng (khoảng 0,8 mét). Khi đặt chỉ huy và xạ thủ chủ yếu trong tháp ở không gian dưới tháp pháo, một thể tích được hình thành đủ để chứa toàn bộ lượng đạn.
Vấn đề duy nhất là làm thế nào để đảm bảo việc nâng các phát bắn từ không gian tháp pháo và chuyển chúng đến súng. Năm 1964, vấn đề này đã được giải quyết trên xe tăng T-64 của Liên Xô bằng cách lắp đặt một bộ nạp tự động dưới sàn quay của khoang chiến đấu. Tất cả các xe tăng của Liên Xô, Nga, Ukraine và Trung Quốc sau đó vẫn sử dụng cách bố trí này.
Các nhà phát triển xe tăng T1958 thử nghiệm của Mỹ đã cố gắng đi theo hướng khác vào năm 92. Cách bố trí ban đầu của nó dựa trên việc chuyển khoang động cơ sang mũi thân tàu và kết hợp với khoang điều khiển, được rào lại bằng một vách ngăn bọc thép. Trọng lượng của giáp trước, động cơ và hộp số được cân bằng với trọng lượng của tháp pháo và tải trọng đạn dược. Tuy nhiên, sự kết hợp dọc theo chiều dài của hai khoang thân tàu cùng một lúc buộc phải tăng chiều cao để bố trí theo phương thẳng đứng các thiết bị của nhà máy điện. Kết quả là khối lượng bọc thép của xe tăng và diện tích bề mặt của thân tàu tăng lên khi mức độ bảo vệ giảm xuống. Bất chấp nhược điểm rõ ràng của cách bố trí như vậy và việc các nhà phát triển Mỹ từ bỏ nó, nó vẫn lặp lại ở xe tăng Merkava nối tiếp của Israel và xe tăng thử nghiệm NKPz của Thụy Sĩ, rất có thể là do thiếu kinh nghiệm thiết kế xe tăng ở các nước này.
Sự gia tăng hiệu quả của các loại đạn xuyên giáp và HEAT hiện đại đã buộc các nhà phát triển phải tiến thêm một bước nữa trong việc cải tiến thiết kế xe tăng. Là một phần trong quá trình phát triển cách bố trí cổ điển vào những năm 1980 ở Liên Xô và Hoa Kỳ, công việc đã được thực hiện để tạo ra các xe tăng thử nghiệm với tháp pháo không có người ở - tương ứng là Boxer / Hammer và ASM Block III. Được đặt ở mức độ sẵn sàng cao, những công việc này đã bị ngưng do vào thời điểm đó không có các phương tiện quan sát và ngắm bắn điện tử đáng tin cậy cho thủy thủ đoàn, hoàn toàn nằm trong thân tàu.
Công việc theo hướng này chỉ được tiếp tục vào năm 2012 trong khuôn khổ dự án chế tạo xe tăng mới "Armata" của Nga. Dựa trên những thành tựu hiện đại trong lĩnh vực hệ thống theo dõi và phát hiện mục tiêu tự động, dự án quy định việc giảm tổ lái xe tăng xuống còn hai người nằm trong khoang điều khiển. Ngoài khoang chiến đấu không có người ở và tháp pháo, sự khác biệt đáng kể giữa cách bố trí Armata và cách bố trí Renault FT-17 là việc tăng chiều dài của mũi tàu để có thể lắp giáp hoặc mô-đun bảo vệ động lực. Chiều dài thân tàu tăng lên có ảnh hưởng tích cực đến sự dịch chuyển về phía sau của tâm bề mặt chịu lực của đường ray. Kích thước của mũi xe có thể được ước tính từ một bức ảnh chụp xe tăng thử nghiệm "Object 187", được sử dụng làm nguyên mẫu của "Armata".
Sự phát triển được dự đoán về chức năng của các hệ thống bảo vệ xe tăng chủ động tiên tiến cho đến khả năng đánh chặn các loại đạn động năng tốc độ cao, trong tương lai gần có thể giảm bớt các yêu cầu về bảo vệ giáp thụ động của xe tăng, cũng như khả năng bảo vệ động lực học của nó. hiện đang được sử dụng thành công để chống lại lựu đạn phóng tên lửa tốc độ thấp và tên lửa chống tăng. Hơn nữa, số lượng bệ phóng của các phần tử bảo vệ chủ động nổi bật được lắp đặt trên mỗi xe tăng sẽ đảm bảo đánh chặn đồng thời hai hoặc nhiều mục tiêu bay lên từ một hoặc các hướng khác nhau. Dựa trên dự báo này, chúng ta có thể giả định việc từ chối bảo vệ động, giảm độ dày của áo giáp để chống phân mảnh và chuyển sang áo giáp không phân biệt mọi khía cạnh.
Ngoài ra, ngày nay đã có các giải pháp sẵn sàng cho các nhà máy điện hỗn hợp, bao gồm động cơ nhiệt (động cơ diesel hoặc tuabin khí một trục), máy phát điện tích hợp, pin lithium-ion dung lượng cao và động cơ kéo. Có thể chuyển các động cơ kéo cùng với các bộ truyền động cuối cùng tới mũi tàu, giúp phân bổ tải trọng dọc theo chiều dài của bề mặt đỡ một cách đồng đều hơn (do khoang điều khiển chiếm thể tích lớn và trọng lượng thấp của thủy thủ đoàn hai). Đồng thời, các dây cáp điện nhân bản nối máy phát điện với động cơ điện, ngược với trục cardan của xe tăng Thế chiến II, có thể được mang dọc theo chắn bùn của thân tàu mà không làm tăng chiều cao của nó.
Một chiếc xe tăng với cách bố trí tương tự đã được phát triển vào năm 2009 trong khuôn khổ chương trình FCS của Mỹ, nhưng không được đưa vào sản xuất do không có hệ thống bảo vệ chủ động Quick Kill được chọn để đánh chặn đạn xuyên giáp động năng tốc độ cao. Tuy nhiên, với những tiến bộ trong quá trình phát triển loại bảo vệ này, hiện tại nhiều khả năng cách bố trí này sẽ được sử dụng trên xe tăng cơ động của Mỹ, khái niệm này đang được phát triển bởi Bộ tư lệnh quân đội Mỹ TRADOC và chiến đấu chủ lực Rakiya của Israel. Xe tăng, được thiết kế để thay thế xe tăng Merkava đã lỗi thời trong các đơn vị thiết giáp của Lực lượng Phòng vệ Israel, bắt đầu từ năm 2020.
tin tức