Неизвестный танк часть 3 - 21

КОЛЕБАНИЯ

Колебания корпуса танка оказывают значительное влияние на куч­ность стрельбы и на практическую скорострельность. Это объясняется тем, что при колебаниях танка время прицеливания значительно увели­чивается, ухудшаются условия наблюдения и увеличивается утомляе­мость экипажа.

Колебания корпуса танка возникают вследствие того, что энергия ударов, которые испытывают опорные катки танка при быстром наезде на  препятствие, воспринимается рессорами подвески; при этом рессоры деформируются (сжимаются, изгибаются, закручиваются). Запасенная рессорами энергия передается корпусу танка, вследствие чего он начи­нает колебаться.

Представим себе (рис. 378) тяжелый груз, связанный пружиной с катком, который движется по горизонтальному участку пути (положе­ние 0).

Рис. 378. Колебания движущегося груза

Пружина сжата весом груза. Груз находится в равновесии под действием двух сил — силы веса и равной ей, но противоположно на­правленной силы, с которой пружина давит на груз.

Равновесие нарушится, как только каток наедет на препятствие (положение 1). Если скорость движения груза будет достаточно велика, можно считать, что груз в момент въезда останется на прежней высоте, а пружина дополнительно сожмется на величину, равную высоте препят­ствия h. Мгновенному подъему груза воспрепятствует его инерция.

Заметим, что, пользуясь понятием о силах инерции (см. выше главу IV, уравновешенность двигателя), мы можем приложить к грузу силу инерции, направленную вниз (поскольку пружина стремится дви­гать его вверх) и равную разности между силой пружины и весом груза. Тогда неуравновешенный груз можно будет условно рассматривать как уравновешенный  (рис. 379).

Рис. 379. Условное равновесие груза (с учетом силы инерции)

 Итак, лишь в положении 1 груз под действием сжатой пружины начнет подниматься. Подъем его будет продолжаться и после того, как пружина выпрямится до первоначальной длины, когда ее сила станет равной силе тяжести груза. Дальнейшее движение груза объясняется его инерцией; получив под действием разжимающейся пружины некото­рую скорость, он стремится сохранить ее  (рис. 378, положение 2).

Затем скорость груза будет уменьшать­ся и в положении 3 станет равной нулю. Под действием веса груз начнет опускаться, набирая скорость (положение 4). В тот мо­мент, когда силы тяжести и пружины снова уравновесят одна другую, груз не остано­вится: по инерции он опустится ниже (по­ложение 5), сжимая пружину. В положе­нии 6 скорость его станет равной нулю, а пружина вновь будет сжата на такую же величину, как в положении 1. После этого все явление будет повторяться, т. е. груз бу­дет колебаться.

Амплитудой колебаний называется рас­стояние, проходимое от положения равнове­сия (0) до крайнего верхнего (3) или до крайнего нижнего (6) положения. В нашем примере амплитуда а равна высоте препят­ствия h. Это справедливо, если груз за время подъема катка на препятствие не успеет заметно переместиться, что, в свою очередь, зависит от скорости движения катка и от жесткости пружины. Чем меньше скорость катка и жестче пружина, тем меньше амплитуда колебаний.

Следует заметить, что в процессе колебаний непрерывно совершается переход энергии из одной формы в другую внутри данной системы (пру­жина— груз). В первый момент (положение 1) энергия, воспринятая катком при наезде на препятствие, полностью передается пружине.

По мере подъема груза энергия пружины передается грузу, превра­щаясь в энергию его движения, зависящую от скорости подъема груза, и энергию положения, зависящую от высоты подъема груза. В свою очередь, при уменьшении скорости подъема энергия движения переходит в энергию положения. При наибольшем подъеме (положение 3) вся энергия, ранее накопленная пружиной, превращается в энергию положе­ния груза. Когда груз опускается, происходит обратное превращение, и в положении 6 вся энергия вновь будет передана пружине.

Этим периодически повторяющимся переходом энергии, полученной при толчке, из одной формы в другую и объясняются повторяющиеся длительное время колебания груза.

КОЛЕБАНИЯ ТАНКА

Танк и рессоры его подвески могут быть уподоблены рассмотренной нами системе пружина — груз. Явления, происходящие при движении танка, подобны тем» которые мы только что описали. Но они значи­тельно сложнее.

В нашем примере происходили только вертикальные колебания груза — вверх и вниз. Такие же колебания совершает танк (рис, 380), но, кроме них, происходят колебания и других видов.

Рис. 380. Вертикальные колебания танка

Так, при наезде на препятствие передними катками рессоры этих катков сжимаются и поднимают переднюю часть танка. Корма в это время опускается, сжи­мая задние рессоры в результате чего возникают продольные угловые колебания (рис. 381).

Рис. 381. Продольные угловые колебания танка

 В тех случаях, когда препятствие оказывается под катками одного борта, этот борт поднимается, а другой в это время опу­скается; возникают поперечные угловые колебания (рис. 382).

Рис. 382. Поперечные угловые колебания танка

Все эти колебания происходят одновременно в виде одного сложного колебатель­ного движения танка.

Амплитуда вертикальных колебаний определяется главным образом высотой неровностей грунта. При таких колебаниях линия прицеливания перемешается параллельно самой себе вверх и вниз, обычно не более чем на высоту препятствия. Для средних неровностей, встречающихся на местности, это составит примерно 100—150 мм. Такие перемещения не оказывают существенного влияния на результаты стрельбы, так как вертикальное смещение снаряда или пули на 100—150 мм практически не имеет значения.

При поперечных угловых колебаниях пушка «сваливается» набок; это также не очень сильно влияет на стрельбу. Только при продольных угловых колебаниях резко снижается прицельностъ огня: меняется угол возвышения и снижения пушки, вследствие чего отклонение линии прицеливания иизменение дальности полета снаряда будут наиболь­шими.

Наибольший угол, на который отклоняется корпус танка при угло­вых колебаниях, называется угловой амплитудой колебаний или (когда ясно, что речь идет об угловых колебаниях) просто амплитудой.

Амплитуда колебаний зависит от ряда причин, но в первую очередь от высоты препятствия, на которое наезжают гусеницы. Чем выше пре­пятствие, тем больше амплитуда, а следовательно, и отклонение линии прицеливания. Однако прицельный огонь можно вести даже при боль­шой амплитуде, лишь бы колебания не происходили слишком быстро: основное значение имеет так называемая частота колебаний, т, е, совершаемое телом за единицу времени (одну минуту) количество полных колебаний от одного полного сжатия пружины до другого (см. рис. 378).

Если частота колебаний невелика, стреляющий успевает следить за целью и может правильно навести пушку и произвести выстрел, исполь­зуя момент, когда скорость колебаний будет равна нулю (как в поло­жениях 3и 6, рис. 378). Если же колебания происходят быстро, навод­чик не только не сможет уловить момент остановки корпуса, но часто даже не сумеет удержать цель на марке прицела; цель будет беспре­рывно ускользать из поля зрения. Поэтому мы и сказали, что наиболь­шее влияние на стрельбу оказывает частота колебаний.

Частота колебаний зависит, прежде всего, от жесткости подвески. Жесткость подвески характеризуется высотой подъема катка относи­тельно корпуса танка под действием силы, приложенной к катку. Чем выше поднимется каток при данной величине силы, тем мягче подвеска. Более жесткая подвеска вызывает колебания большей частоты. С этой точки зрения выгоднее применять менее жесткие подвески — тогда ход танка будет более плавным, а частота колебаний — меньшей. Но слиш­ком мягкая подвеска не удовлетворяет предъявляемому к ней главному требованию — поглощать энергию толчков и ударов, испытываемых кат­ками при движении. Действительно, если подвеска мягкая, то даже не­большая сила, приложенная к катку, сможет поднять его на большую высоту. Но подъем катка ограничен просветом под днищем танка (кли­ренсом). Значит, при сильном толчке каток поднимется на предельную-высоту, после чего остаток энергии, не поглощенный подвеской, вызовет жесткий удар, воспринимаемый корпусом танка. По этим соображениям, которые подробно будут рассмотрены ниже, подвеска должна иметь зна­чительно большую жесткость, чем это было бы желательно, если прини­мать во внимание только частоту колебаний.

Другой способ уменьшения частоты колебаний танка заключается в уменьшении расстояния между осями крайних опорных катков, иначе говоря, длины опорной поверхности гусениц танка. Чем ближе располо­жены рессоры к центру тяжести танка, тем медленнее они раскачивают танк. Однако уменьшение длины опорной поверхности повышает удель­ное давление гусениц на грунт и тем ухудшает проходимость танка. Если танк имеет балансирную подвеску, частоту колебаний можно уменьшить, сблизив оси крайних тележек — передней и задней. Но при этом за­медление колебаний будет сопровождаться значительным увеличением их амплитуды. Танк с близко поставленными тележками будет раскачи­ваться сильно, хотя и медленно. Некоторые старые танки с такой под­веской раскачивались настолько сильно, что иногда приходилось оста­навливать танк на некоторое время, чтобы он «успокоился».

Таким образом, возможности уменьшения частоты колебаний путем выбора устройства подвески довольно ограничены.

Частота продольных угловых колебаний различных танков состав­ляет 40—200 колебаний в минуту_> но для большинства танков она не превышает 60. Это дает возможность вести прицельный огонь с хода, хотя и со значительным рассеиванием  (понижением кучности).

Колебания танка влияют не только на стрельбу, но и на состояние экипажа. Правда, колебания — естественный для человека вид движе­ния, но только при определенной частоте. При ходьбе человек покачи­вается из стороны в сторону в такт шагам. Полное колебание совер­шается за два шага, так что частота колебаний при 80—120 шагах в ми­нуту (обычная скорость ходьбы) составит 40—60 колебаний в минуту; обычная угловая амплитуда равна 3—4°. Частота же вертикальных коле­баний для разных танков изменяется в пределах 60—250 колебаний в минуту. Следовательно, частота угловых и вертикальных колебаний танков с лучшими подвесками приближается к привычным для человека колебаниям. При малой частоте колебания воздействуют на внутрен­ние органы человека, вызывая тошноту. Очень резкие колебания мешают вести наблюдение. Но даже колебания с привычной частотой оказывают влияние на экипаж. Стремясь приспособиться к движению корпуса, танкист напрягает мышцы своего тела. Это  вызывает быстрое утомление.

Наиболее вредное влияние на экипаж оказывает тряска корпуса. О сущности тряски будет сказано ниже.

• Назад
• Вперед