Improvement of the system of collective defense and providing of habitability of combat units of military vehicles

Abstract

The article describes the existing systems of collective protection and habitability of combat units of military vehicles. The authors analyzed different methods of collective protection of the crew of military vehicles. Provided are recommendations for improving of the design of military vehicles.

Full Text

При ведении боевых действий, а также в ходе боевой подготовки в мирное время эки- пажи образцов бронетанкового вооружения (далее - БТВ) подвергаются большим физиче- ским и психологическим напряжениям. Например, на экипажи танков существенное влияние оказывают тепловые, световые, электромагнитные (в том числе СВЧ) излучения, пороховые и выхлопные газы, выделяемые аккумуляторными батареями, шумы, тряска и вибрации. Наибольшую опасность, как пока- зывает практика, представляют собой пороховые газы, воздействующие на экипажи БТВ при стрельбе из основного вооружения. Из-за несовершенства конструкции систем коллективной защиты (далее - СКЗ), а чаще из-за неправильной эксплуатации и подготовки к боевому применению экипажи могут полу- чать отравления, в том числе заканчивающиеся смертельным исходом. Так в период с 1982 по 1984 год в Вооруженных силах СССР было только официально зарегистрировано 1225 случаев отравления пороховыми газами, десятки танкистов погибли в мирное время от отравления пороховыми газами при стрельбе из танков [1]. Пороховые газы содержат до 40% окиси углерода - СО (угарного газа) [2]. Окись угле- рода - сильнейший яд, который более чем в 200 раз быстрее кислорода соединяется с гемо- глобином крови. Соединившийся с окисью углерода, гемоглобин уже не вступает в реакцию с кислородом. Начинается кислородное голодание. Распад соединения окиси углерода с ге- моглобином (карбоксигемоглобина) на чистом воздухе продолжается часами и даже сутками. Другие составляющие пороховых газов (двуокись азота - NO2, сероводород - Н2S) не оказы- вают такого сильного воздействия на человека, как окись углерода, и, как правило, не кон- тролируются при проведении испытаний. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочих зон кабины автомобиля и трактора, используемых в Вооруженных силах РФ, регламентируются ГОСТ Р51206-98 для автомобилей и ГОСТ 12.2.019-86 для тракторов [3, 4]. Допустимое же время работы личного состава БТВ с сохранением устойчивой работоспособности в зависимости от концентрации компонентов пороховых газов приведено на рисунке 1 [5]. Отравление экипажа вследствие воздействия поровых газов обусловлено тем, что име- ющиеся в составе современных объектов БТВ системы коллективной защиты и обеспечения обитаемости боевого расчёта не позволяют за короткий промежуток времени снизить уро- вень содержания пороховых газов в воздухе обитаемых отделений до безопасных значений при ведении интенсивной стрельбы. Это связано с увеличением мощности танковых пушек, что в первую очередь сказывается на увеличении массы пороха, используемого в выстреле, и значительным повышением скорострельности как танковых пушек, так и стрелкового авто- матического оружия, и продолжающимся уменьшением свободного объёма в танках в расчё- те на одного члена экипажа. В качестве примера можно отметить то, что только у БПС 125 мм танковой пушки масса основного и дополнительного заряда в сумме составляет 8,4 кг [6]. Современные пороха имеют большой отрицательный кислородный баланс. Из-за этого происходит его неполное сгорание (не до двуокиси углерода - углекислого газа СО2), что даёт значительное количество окиси углерода (таблица 1). В режиме фильтровентиляции за- газованность в обитаемых отделениях значительно выше, чем в режиме вентиляции, вследствие уменьшения интенсивности воздухообмена более чем в 2 раза. Рисунок 1. Допустимое время работы личного состава tнпо с сохранением устойчивой работоспособности в зависимости от концентрации компонентов пороховых газов Таблица 1 Предельно допустимые концентрации (ПДК) пороховых газов (по СО) Концентрация СО, мг/м3 Время, мин 1 3 5 10 30 60 1000 600 500 400 300 200 Экспериментальными исследованиями установлено, что в танке наибольшая загазован- ность наблюдается на месте командира, наименьшая - у механика-водителя из-за разности высот их расположения в танке, а также некоторого удаления механика-водителя от боевого отделения (у наводчика несколько меньше, чем у командира из-за особенностей конструкции казенной части пушки и ограждений). При стрельбе из пулемёта загазованность пороховыми газами обитаемых отделений танка значительно выше, чем при стрельбе из танковой пушки, в 1,5…5 раз [1]. Превышение ПДК по окиси углерода (по МТТ-СВ-86) в танке возникает через 3…7 минут стрельбы из пушки и пулемёта с указанным темпом (см. Условия стрельбы). У современных российских танков типа Т-90 и Т-80У забронированный объём не пре- вышает 11 м3, а объём воздуха в местах обитания экипажа составляет от 2,5 до 3 м3 (в зави- симости от экипировки и наличия боекомплекта). При таком малом объёме воздуха в забро- нированном пространстве во время стрельбы с закрытыми люками необходим интенсивный воздухообмен, как показывает опыт, производительность ФВУ должна составлять около 200 м3/ч. Существующие СКЗ отечественных танков, имеющих классическую компоновку, не обеспечивают нормальной жизнедеятельности экипажей при ведении стрельбы из вооруже- ния. Поэтому существующую проблему следует решать кардинально, т.е. создавать такие СКЗ, в которых полностью исключается попадание пороховых газов в обитаемые отделения. Причём это нужно делать не только при разработке новых танков, но и при модернизации существующих. Одними из возможных вариантов решений проблемы по снижению уровня загазован- ности пороховыми газами обитаемых отделений образцов БТВ с классической компоновкой и имеющимися СКЗ можно считать следующие технические решения. С целью снижения уровня загазованности пороховыми газами обитаемых отделений боевой машины используется герметичный изолирующий кожух, а также электродвигатель с крыльчаткой и реле времени. Работает способ следующим образом. При нажатии на электроспуск пулемёта при стрельбе электросигнал через реле времени поступает на электродвигатель с крыльчаткой, приводя его в работу. Вращение крыльчатки создаёт давление воздуха, который поступает по трубопроводам в герметичный изолирующий кожух, в котором располагается источник газов - казённик. Далее, пороховые газы удаляются из кожуха через трубопровод из обитаемых отделений в атмосферу. Данным способом достигается изоляция источника пороховых газов от экипажа (рисунок 2) [7]. На рисунке 2 пунктиром показана электросвязь между источником газов 7, электро- спуском 5, реле времени 3 и электродвигателем с крыльчаткой 2. По такому же принципу может быть использована похожая, однако, несколько отлича- ющаяся схема удаления пороховых газов из обитаемых отделений (рисунок 3) [8]. Рисунок 2. Способ снижения загазованности обитаемого отделения военных гусеничных машин: 1 - обитаемое отделение; 2 - электродвигатель с крыльчаткой; 3 - реле времени; 4 - электропровода; 5 - электроспуск; 6 - источник газов; 7 - изолированный объём; 8 - трубопровод Рисунок 3. Способ снижения загазованности обитаемого отделения танка: 1 - клапан; 2 - обитаемое отделение; 3 - воздушная система; 4 - исполнительный элемент; 5 - трубопровод; 6 - электроспуск; 7 - источник газов; 8 - изолированный объём; 9 - электропровода Используя энергию откатных частей орудия, можно также снизить уровень загазован- ности обитаемого отделения танка (см. рисунок 4) [9]. На рисунке 4 пунктиром показано положение казённика и штока с поршнем при откате орудия. Принцип данного технического решения основан на том, что при совершении вы- стрела, казённик (источник газов), совершает накат вместе со стволом, перемещая за собой жёстко с ним закреплённый шток с поршнем, который расположен в неподвижном относи- тельно откатных частей цилиндре, закреплённом около казённика. Рабочая полость цилиндра соединена с двумя трубопроводами впуска и выпуска пороховых газов, в каждом из которых расположено по одному одностороннему клапану. В рабочей полости цилиндра во время от- ката поршень вызывает разряжение воздуха. При этом загазованный воздух около казённика (источника газов) засасывается по трубопроводу впуска пороховых газов через односторон- ний клапан, который не позволяет проходить этому воздуху в обратном направлении, в оби- таемое отделение. При накате орудия шток с поршнем вместе с казёнником двигаются в об- ратном направлении, вытесняя воздух из рабочей полости цилиндра, через трубопровод вы- пуска пороховых газов и через находящийся в нём односторонний клапан, который также не позволяет газам проходить обратно в рабочую полость цилиндра, в канал ствола. Так проис- ходит удаление пороховых газов из зоны казённика и обитаемых отделений. Предлагаемый способ позволяет снизить уровень загазованности воздуха в зоне казён- ника орудия без затрат электроэнергии, используя энергию откатных частей орудия. Также в перспективе представляется возможным использовать энергию двигателя об- разца БТВ для снижения загазованности в обитаемых отделениях (рисунок 5) [10]. На рисунке 5 пунктиром показана электросвязь между казёнником (источником газов) 4, электроспуском 12, реле времени 11 и исполнительным элементом 10. Рисунок 4. Способ удаления пороховых газов из обитаемого отделения танка при стрельбе из основного вооружения: 1 - обитаемое отделение; 2 - односторонний клапан; 3 - трубопровод выпуска пороховых газов; 4 - рабочая полость цилиндра; 5 - поршень; 6 - цилиндр; 7 - шток; 8 - ствол; 9 - казённик (источник газов); 10 - трубопровод впуска пороховых газов Рисунок 5. Способ удаления пороховых газов из обитаемого отделения танка с газотурбинным двигателем: 1 - обитаемое отделение; 2 - электропровода; 3 - клин затвора; 4 - казённик (источник газов); 5 - кожух; 6 - трубопровод; 7 - односторонний клапан; 8 - блок воздухоочистителя; 9 - газотурбинный двигатель; 10 - исполнительный элемент; 11 - реле времени; 12 - электроспуск; 13 - отверстие для демонтажа клина затвора Данное техническое решение основано на том, что к разъёму для демонтажа клина за- твора, находящемуся в казённике, через которое происходит выход пороховых газов, крепит- ся кожух, в котором при нажатии на кнопку электроспуска орудия образуется сильное раз- ряжение воздуха, создаваемое газотурбинным двигателем танка, и насыщенный газами воз- дух удаляется из этого кожуха по трубопроводам из обитаемого отделения. Таким образом, для повышения эффективности СКЗ по обеспечению недопущения вредного воздействия пороховых газов при стрельбе из основного вооружения необходимо совершенствовать элементы конструкции основных образцов БТВ по следующим направле- ниям: совершенствование ФВУ (локальная вентиляция и отсос газов); повышение производительности ФВУ; забор воздуха в танк из более высокой точки для исключения попадания выхлопных га- зов в воздухозаборное устройство ФВУ; совершенствование пушечного и пулемётного вооружения (выброс пороховых газов от пулемёта через специальные каналы наружу танка); совершенствование автоматов заряжания, выброс поддонов сразу же после выстрела, а не при очередном цикле заряжания (это применительно к танкам семейства Т-72, Т-90); использование полностью сгорающих гильз или зарядов артвыстрелов; создание средств индикации и сигнализации об уровне загазованности; оснащение рабочих мест всех членов экипажа индивидуальными дыхательными масками; изоляция вооружения от экипажа (в том числе с изменением компоновки); использование энергии основного двигателя боевых машин с целью создания в обитае- мых отделениях дополнительной вентиляции (воздухообмена); использование энергии откатных частей орудия для удаления пороховых газов; использование компрессионной системы для принудительной продувки канала ствола сразу после выстрела.