Варианты повышения защиты колесного движителя военной автомобильной техники войск национальной гвардии РФ от воздействия огнестрельного оружия и при подрыве

В настоящее время 95% вооружения, военной и специальной техники войск национальной гвардии РФ базируется на автомобильной технике. Для военных автомобилей чрезвычайно важными являются характеристики защищенности и живучести. Обеспечение защиты личного состава и перевозимых грузов обычно достигается путем применения бронезащиты. Однако, не менее важным фактором, влияющим на живучесть военной автомобильной техники, является мобильность и возможность сохранения подвижности. При попадании военной автомобильной техники (ВАТ) в зону воздействия на нее стрелкового оружия, она должна быть способна как можно быстрее покинуть сектор обстрела. В случае потери ВАТ подвижности, даже высокая степень бронирования не обеспечит достаточной безопасности экипажа, так как автомобиль в этом случае окажется неподвижной целью.

Мобильность автомобиля и его способность не терять подвижность зависят от многих факторов:

• проходимость, как опорная, так и геометрическая;
• тягово-скоростные свойства;
• удельная мощность;
• управляемость;
• курсовая устойчивость.

Обеспечение этих характеристик достигается путем применения силовой установки достаточной мощности, трансмиссии с возможностью блокировки дифференциалов, а также большого дорожного просвета автомобиля и использования системы регулирования давления воздуха в шинах (СРДВШ). Однако, реализация возможностей этих конструктивных факторов возможна только в случае исправности колесного движителя. В случае попадания автомобиля под обстрел или подрыва автомобиля на взрывном устройстве, колесный движитель является уязвимым и малозащищенным местом. При пробитии и разрушении пневматической шины станет невозможна реализация вышеуказанных свойств автомобиля. Кроме того, если разрушение шины произойдет во время движения автомобиля с большой скоростью, то из-за резкой потери автомобилем управляемости существует опасность потери устойчивости, что может привести к переворачиванию автомобиля. Поэтому создание конструкций шин, способных не терять работоспособность при потере герметичности, является актуальной задачей, решение которой необходимо для повышения живучести ВАТ и безопасности экипажа. При потере герметичности шины в ней снижается избыточное давление, и она теряет способность нести массу автомобиля. Кроме того, в шине стандартной конструкции, представленной на рис.1, прижатие бортов шины к ободу происходит за счет действия на них давления воздуха.

Рис. 1. Шина обычной конструкции

При отсутствии избыточного давления пропадает сила, удерживающая борта шины, и они могут начать перемещаться по ободу. В случае попадания борта шины в монтажную канавку обода произойдет разбортирование шины, что приведет к возникновению опасных факторов. Шина может повредить другие узлы, например, трубопровод тормозной системы, рулевой механизм или элементы подвески. Масса автомобиля будет передаваться на дорожную поверхность через обод колеса, что может привести к его деформации и разрушению. Для повышения живучести автомобиля необходима разработка конструкций шин, в которых решены эти проблемы. При сохранении упругости шины обеспечить ее прочность, достаточную для противодействия пробитию при поражении из огнестрельного оружия или в результате воздействия взрывного устройства не представляется возможным. Поэтому, все методы повышения пулестойкости не предотвращают пробитие шины, но предотвращают ее разрушение из-за рассмотренных выше факторов.

Одним из способов повышения пулестойкости является применение системы СРДВШ. При незначительном повреждении шин производительности штатного компрессора автомобиля может быть достаточно для поддержания давления в шине. Достоинством такого метода для автомобилей с СРДВШ является отсутствие необходимости установки дополнительного оборудования. Недостатком – является его работоспособность только в случае малой степени повреждения.

Большое количество методов повышения пулестойкости шин основано на применении различных вставок безопасности. Вставка наиболее простой конструкции представляет собой металлическую ленту, состоящую из двух частей, показанную на рис. 2.

Рис. 2. Вставка безопасности

Данная вставка устанавливается в монтажную канавку обода. Таким образом, она закрывает собой монтажную канавку и не позволяет бортам шины попасть туда, что решает проблему разбортирования шины, однако, не решает проблему потери шиной несущей способности.

Для разборных колес возможно применение распорных колец (рис.3), которые устанавливаются между бортами шины и прижимают их к кромкам обода, что обеспечивает неподвижность шины относительно обода, даже в случае пробития.

Рис. 3. Разборное колесо с распорным кольцом

Недостатками применения распорного кольца является усложнение процесса монтажа шины и увеличение массы колеса. Для решения проблемы потери шиной несущей способности и повреждения ее ободом возможно применение шин с утолщенными боковинами. В случае выхода воздуха из шины масса автомобиля будет передаваться на дорожную поверхность через утолщенные боковины шины. Недостатками таких шин является их большая жесткость и увеличенная масса. Существуют конструкции вставок безопасности, выполняющих одновременно функции удержания шины на ободе и восприятия массы автомобиля с упругими вставками, а также системы с жесткими вставками.

Боестойкое колесо с внутренней вращающейся жесткой опорой (рис. 4) состоит из бескамерной шины и секторов, вставленных по отдельности внутрь шины и скрепленных между собой болтами. Герметизация обода осуществляется кольцевым резиновым шнуром, расположенным во впадине между половинками обода. Распорное кольцо удерживает борт шины на полках обода при падении давления воздуха в шине.

Рис. 4. Колесо с внутренней вращающейся жесткой опорой

При падении давления шина садится внутренней поверхностью на опору, которая ограничивает радиальный прогиб шины и воспринимает основную часть нагрузки, действующей на колесо. Для того чтобы уменьшить силы трения между внутренней поверхностью шины и опорой, последняя может вращаться относительно обода на подшипнике скольжения по наружной поверхности распорного кольца. Недостатками такой конструкции шин является то, что при полном разрушении шины колесо с внутренней вращающейся опорой не обеспечивает передачу крутящего момента и возможность движения автомобиля ограничена. Внутренняя вращающаяся жёсткая опора состоит из двух частей (рис. 5).

Рис. 5. Внутренняя вращающаяся жёсткая опора

Внутреннее кольцо неподвижно закрепляется на ободе в монтажной канавке, при ее наличии. Наружное кольцо устанавливается на внутреннее, причем, оно имеет возможность на нем свободно вращаться. Возможность проворота наружного кольца уменьшает трение между вставкой и шиной, таким образом, уменьшается тепловыделение и предотвращается перегрев. При этом момент передается не вставкой, а шиной, поэтому ее борта должны быть жестко закреплены на ободе. Такая конструкция позволяет проехать на поврежденных шинах до 50 км.

Иным направлением повышения пулестойкости является создание самогерметизирующихся шин. На внутреннюю поверхность шин такой конструкции наносится герметизирующее вещество (рис. 6), которое затягивает отверстие в случае нарушения герметизации.

Рис. 6. Самогерметизирующаяся шина

Однако, недостатком такой конструкции является небольшой размер прокола, который может быть заделан (до 7 мм), а также невозможность заделывания отверстий в боковинах шины.

Перспективным направлением развития пулестойких шин являются непневматические шины (рис. 7). В таких конструкциях пневматическая резинометаллическая оболочка заменена на конструкцию из полимерных материалов. Такие шины работают без создания внутри избыточного давления, что делает их нечувствительными к проколу. Кроме того, шины подобной конструкции поглощают часть энергии при подрыве на взрывном устройстве. Шина имеет сотовую структуру и способна выполнять свои функции при разрушении до 30%. Также она не требует обслуживания на протяжении всего срока службы. Однако, недостатком безвоздушных шин является невозможность их использования на высоких скоростях из-за перегрева, повышенная шумность, меньшие демпфирующие свойства, а также невозможность изменения давления на грунт путем изменения давления в шине, которая отсутствует.

Рис. 7. Непневматическая шина

Создание колес пулезащищенной конструкции является актуальной задачей. В настоящее время наиболее эффективным методом решения данной проблемы является применение упругих вставок безопасности различной конструкции, обеспечивающих как удержание шины на ободе колеса, так и передачу на опорную поверхность массы машины. В перспективе, с развитием технологии, возможно более широкое использование непневматических шин, которые выполняют роль, как шины, так и колеса и отличаются очень высокими показателями пулестойкости, что положительно скажется на выполнение специальных операций войсками национальной гвардии РФ.