Защита оборудования и экипажа военных гусеничных машин от механоакустических и климатических воздействий - Жартовский Г.С., Курц Д.В., Усов О.А.

Author: Жартовский Г.С. Курц Д.В. Усов О.А.

Tags: военная техника климат монография танки военное оборудование издательство лань гусеничные машины военные экипажи погодные условия

Year: 2016

Similar

Автоматизация заряжания орудий военно-гусеничных машин

Теория и конструкция танка Т.6. Вопросы проектирования ходовой части военных гусеничных машин

Теория и конструкция танка Т.5. Трансмиссии военных гусеничных машин

Теория и конструкция танка Т.10. Кн.1. Испытания военных гусеничных машин

Text

•САНКТПЕТЕРБУРГ
•МОСКВА
•КРАСНОДАР
2016

Г. С. ЖАРТОВСКИЙ, Д. В. КУРТЦ,
О. А. УСОВ

АЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ
И ЭКИПАЖА ВОЕННЫХ
ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН
ОТ МЕХАНОАКУСТИЧЕСКИХ
И КЛИМАТИЧЕСКИХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ
МОНОГРАФИЯ

САНКТПЕТЕРБУРГ
МОСКВА
КРАСНОДАР
2016

ББК 68.8
Ж 36
Жартовский Г. С., Куртц Д. В., Усов О. А.
Ж 36 Защита оборудования и экипажа военных гусеничных
машин от механоакустических и климатических воздействий:
Монография. — СПб.: Издательство «Лань», 2016. — 412 с.:
ил. — (Учебники для вузов. Специальная литература).
ISBN 9785811420711
Книга посвящена методам оценки стойкости военных гусеничных ма
шин и их составных частей к механоакустическим и климатическим воз
действующим факторам; проблеме снижения вредного влияния этих фак
торов на оборудование и экипаж путем использования виброудароизоля
ции, средств шумозащиты и стойких материалов; методам ускоренных
стендовых испытаний, эквивалентных реальным воздействиям, возникаю
щим при длительном хранении, эксплуатации и боевом применении ма
шин, а также разработке и использованию измерительных и испытатель
ных комплексов.
Книга рассчитана на инженернотехнических и научных работников
НИИ, КБ и вузов, сфера интересов которых лежит в области защиты экипа
жа и оборудования транспортных машин от вредного действия механоаку
стических и климатических факторов и совершенствования методологии
ускоренных стендовых испытаний, эквивалентных реальным воздействи
ям. Книга может быть рекомендована также студентам вузов, обучающих
ся по специальностям «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» и
«Испытание и эксплуатация техники».

ББК 68.8

Рецензенты:
С. В. РОЖДЕСТВЕНСКИЙ — доктор технических наук, старший научный
сотрудник, профессор кафедры «Двигатели, автомобили и автосервис» ФГАОУ
ВО СПбПУ, профессор кафедры «Стрелковопушечное, артиллерийское и
ракетное оружие» БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова, начальник лабора
тории ходовой части ВГМ ОАО «ВНИИТрансмаш»; М. И. МАЛЕНКОВ —
доктор технических наук, профессор, академик Российской академии кос
монавтики им. К. Э. Циолковского, главный научный сотрудник ЗАО
«РОКАД», директор ООО «АКТРОН»; Г. А. АГАСЬЯНЦ — доктор техниче
ских наук, начальник отдела деформационнотермической упрочняющей об
работки ОАО «ЦНИИМ».

Обложка
Е. А. ВЛАСОВА
Охраняется Законом РФ об авторском праве.
Воспроизведение всей книги или любой ее части
запрещается без письменного разрешения издателя.
Любые попытки нарушения закона
будут преследоваться в судебном порядке.
© Издательство «Лань», 2016
© Коллектив авторов, 2016
© Издательство «Лань»,
художественное оформление, 2016

ОТ АВТОРОВ

опросы оценки влияния внешних воздействующих факто
ров (ВВФ) на экипаж, приборы и оборудование военных гусеничных машин
(ВГМ) актуальны и постоянно находятся в поле зрения конструкторов, ис
следователей и эксплуатационщиков.
В соответствии с нормативнотехнической документацией (НТД) к ВВФ
принято относить механические, акустические, климатические и биологи
ческие факторы, а также специальные среды.
В книге основной акцент сделан на механические, акустические и кли
матические ВВФ, представляющие наибольший интерес. В их изучении
имеется много общего. Это сбор и обработка информации о фактических
условиях хранения, эксплуатации и боевого применения ВГМ и создание на
этой основе банка данных о параметрах ВВФ; разработка и создание соответ
ствующих измерительных и испытательных комплексов; разработка мето
дологии ускоренных стендовых испытаний машин или их составных частей;
разработка средств снижения вредного влияния ВВФ на экипаж, приборы и
оборудование ВГМ и ряд других общих признаков.
Для удобства использования материал книги представлен в трех частях,
в каждой из которых отражены особенности влияния рассматриваемых ВВФ.
Книга является результатом осмысления и обобщения авторами много
численных расчетных и экспериментальных данных по стойкости ВГМ и их
составных частей к ВВФ при хранении, эксплуатации, боевом применении и
в различных стендовых условиях. Собранные данные о параметрах ВВФ, их
анализ и обобщение могут послужить хорошей основой для дальнейших
работ по уточнению реальных условий эксплуатации, разработке средств
шумозащиты экипажа, виброударозащиты приборов и оборудования, усо
вершенствованию методов контроля параметров ВВФ, а также методов и
средств ускоренных стендовых испытаний.
Представленные в книге материалы во многом использованы на пред
приятиях отрасли и при разработке отраслевых и государственных стан
дартов.
ОТ АВТОРОВ

Проведенные в данном направлении исследования имели во времени про
тяженный характер и на разных этапах в них принимали участие сотрудни
ки ОАО «ВНИИТрансмаш», КБ заводов и ряда кафедр вузов.
Особо следует отметить ответственных исполнителей и руководителей
отдельных работ:
§ кандидатов технических наук Р. Д. Тетельбаума, И. С. Карасова, В. В. Чу
макова, инженеров Е. К. Громана, Г. И. Кардеева, В. А. Никольченко
(часть первая);
§ доктора медицинских наук В. М. Фролова, кандидата технических наук
Н. П. Малофеева, инженеров В. Т. Редькину, А. В. Скалозуба, Л. В. Пав
лова, Н. В. Лебедеву (часть вторая);
§ доктора технических наук Е. В. КалининуИванову, кандидатов техни
ческих наук Б. С. Медова, В. Н. Плохих, инженеров В. А. Четвертакова,
В. И. Батяна, М. И. Спицына, О. Д. Васильева, А. М. Янбаева, М. А. Со
мина (часть третья).
Создание стендовой испытательной базы, организационнометодическое
обеспечение работ вряд ли было возможно осуществить без активного уча
стия и содействия руководителей ОАО «ВНИИТрансмаш» и его подразделе
ний докторов технических наук В. С. Старовойтова, П. П. Исакова, Э. К. По
темкина, Б. А. Абрамова, В. В. Степанова, В. Я. Соколова, В. А. Зайцева,
кандидатов технических наук Е. В. Погудина и А. Я. Белякова.
Искренняя благодарность докторам технических наук Г. А. Агасьянцу,
М. И. Маленкову и С. В. Рождественскому за полезные замечания, сделан
ные при прочтении и рецензировании рукописи, а также инженеру Н. Е. Ме
ханиковой за помощь в оформлении книги.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ
И ОБОРУДОВАНИЯ
К МЕХАНИЧЕСКИМ
ВОЗДЕЙСТВИЯМ

ГЛАВА

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ
МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

иброакустика ВГМ — сравнительно молодое направление
работ. Его появлению способствовали развитие систем управления огнем и
стабилизация танкового вооружения, а также ужесточение предельно до
пустимых значений ВВФ.
В ряде ведущих отраслей, таких, например, как судостроение и авиация,
к этому времени уже был накоплен значительный опыт в освоении средств
измерений и стендового оборудования, в методологии сбора и обработки экс
периментальных данных, в разработке средств виброакустической защиты.
Для танкистов такой опыт оказался полезным. Он позволил сократить вре
мя на освоение новой тематики и, наряду с оперативным решением текущих
задач обеспечения работоспособности оборудования, сформулировать про
блемные вопросы, имеющие непосредственное отношение к виброакустиче
ской защите ВГМ и требующие для их решения значительного времени и
средств.
Их сложность предопределена в первую очередь разнообразием внеш
них механоакустических факторов, сопровождающих эксплуатацию ма
шин и их боевое применение. К ним можно отнести длительные вибраци
онные и акустические воздействия, ударные нагрузки при движении и
стрельбе из штатного вооружения, ударные нагрузки большой интенсивно
сти при противодействии средств противника и ряд других воздействий,
например, возникающих при десантировании машин. Немаловажным яв
ляется и то, что современные машины оснащены аппаратурой разного функ
ционального назначения, работа которой построена на использовании раз
нородных физических принципов. Это приводит к ее разноуровневой стой
кости к действию ВВФ.
При разработке конструктивных решений и выборе марок материалов
для виброакустической защиты экипажа и оборудования необходим учет
условий, отражающих специфику эксплуатации машин: длительные ре
сурс и сроки хранения в разных климатических зонах; масло, бензо, тер
мо, адгезионная стойкость и т. д.
8

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

При выполнении исследований в качестве приоритетных направлений
были выбраны: сбор, накопление и анализ данных по механоакустической
нагруженности ВГМ и раскрытие механизма ее формирования; разработка
средств защиты аппаратуры от ВВФ и методов ускоренных ее испытаний в
стендовых условиях; шумозащита экипажа. Они продиктованы потребно
стями практики, в связи с чем их решение осуществлялось в содружестве со
специалистами конструкторских бюро танковых и приборных заводов. Этим
вопросам посвящены первая и вторая части настоящей книги.

1.1. ЛИНЕЙНАЯ ВИБРАЦИЯ
При рассмотрении динамической нагруженности приборов
и узлов оборудования, а также корпусных элементов военных гусеничных
машин приходится учитывать пространственный характер их колебатель
ного движения, одной из составляющих которого является линейная виб
рация (в дальнейшем — просто вибрация). Вектор линейной вибрации, спро
ектированный на оси Х, Y, Z выбранной системы координат, образует ее
компоненты, непосредственно подлежащие измерениям. По ним затрудни
тельно восстановить целостную картину колебательного состояния объек
та измерения; принято полагать, что воздействия каждой компоненты яв
ляются независимыми и их можно рассматривать раздельно. Иногда для
такого подхода требуется доказательность, но в большинстве случаев это
оправдано.
Таким образом, говоря о вибрации какоголибо объекта исследования,
следует понимать, что речь идет о ее компонентах.
К исследованию вибрации наиболее часто прибегают, если нужно выяс
нить причину отказа или поломок, предположительно связанную с действи
ем динамических нагрузок, либо сравнить между собой различные образцы
ВГМ. Выбор и согласование применения комплектующих радиоэлементов в
танковой аппаратуре также производятся с привлечением данных о реально
действующей на аппаратуру вибрации.
Наиболее емкой и трудозатратной частью исследований параметров
вибронагруженности ВГМ является сбор, обработка и анализ данных. При
выполнении этих исследований, а они служат целям совершенствования и
разработки перспективных нормативнотехнических документов и межот
раслевых стандартов, необходимо учитывать научнотехнический задел в
смежных отраслях промышленности, особенно таких как авиастроение, су
достроение, приборостроение и ряд других отраслей.
Опыт разработки комплекса государственных стандартов «Мороз5», а
затем и «Мороз6» показал, насколько важно исходить из единой методоло
гии измерений, обработки и представления измерительной информации об
объектах исследований с учетом их специфических особенностей. Одним из
шагов в этом направлении явилась разработка государственного стандарта
ГОСТ РВ 2350001 по методу контроля виброударных ускорений, стабиль
ных и импульсных шумов, действующих на приборы, оборудование и экипа
жи машин при эксплуатации.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

В последующих главах рассмотрен широкий круг вопросов, относящих
ся к линейной вибрации ВГМ: механизм ее формирования; модели вибраци
онных процессов и их спектральный состав; способы ослабления вибровоз
действий на приборы и оборудование; связь вибрации элементов конструк
ции с шумообразованием обитаемых отделений и другие вопросы.

1.2. УДАРНЫЕ УСКОРЕНИЯ
Действующие на экипаж и оборудование ударные нагрузки
возникают при стрельбе из штатного вооружения и во время движения по
пересеченной местности или при преодолении препятствий. Интенсивные
нагрузки от средств поражения здесь не рассматриваются: их специфиче
ские особенности описаны в [1].
Движение по пересеченной местности на определенных скоростях может
приводить к тому, что при наложении линейных и угловых колебаний кор
пуса в вертикальной плоскости у крайних подвесок ходовой части (передних
или задних) «выбирается» динамический ход. Опорные катки на какоето
время оказываются зажатыми между гусеницей (трассой) и ограничителями
хода, и возникают ударные ускорения корпуса машины. Вопрос, на сколько
часто они могут повторяться за время эксплуатации ВГМ, достоверной ста
тистики не имеет. Как отмечено в [2], такие ускорения возникают при ошиб
ке водителя в выборе скоростного режима преодоления неровностей и их
число зависит от его квалификации.
Условия, при которых «выбирается» динамический ход подвесок, хо
рошо моделируются на искусственном профиле. В соответствии с методи
кой оценки плавности хода ВГМ [2] вдоль бетонной трассы устанавливают
ся металлические препятствия полусинусоидального профиля заданной
длины и высоты. Подбором скорости движения и шага расстановки пре
пятствий достигается пробитие крайних подвесок (рис. 1.1). При этом дан
ные экспериментальных исследований отличаются стабильностью. Макси
мальный уровень ускорений возникает в вертикальном направлении в рай
оне удара и равномерно ослабляется вдоль корпуса по мере удаления от
этого района. Таким образом, изме
рив параметры удара в крайних точ
ках корпуса (нос — корма), можно
линейно интерполировать результаты
на любую интересующую его часть.
Возможность такой интерполяции
обусловлена практически одинако
вой формой ударного процесса для
всех точек корпуса танков типа Т72,
Т80 и Т64. Для примера на рисун
ке 1.2 представлены кривые верти
кального ускорения, измеренного на
Рис. 1.1
корпусе танка в районе сидения ме
Преодоление искусственных
ханикаводителя при преодолении
препятствий на бетонной трассе
10

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 1.2

Вертикальное
ускорение, измеренное
на корпусе танка в
районе сидения
механикаводителя при
пробитии передних
подвесок:
1 — танк Т64; 2 — танк
Т72; 3 — танк Т80.

металлических препятствий высотой 0,15 м на скоростях 29...32 км/ч с
пробитием передних подвесок.
Как видно из рисунка, процессы имеют явно выраженный импульсный и
достаточно протяженный по времени характер. В течение первых 100...110 мс
ускорение корпуса формируется за счет сил сопротивления торсионов и гид
роамортизаторов; затем в течение 40...45 мс — за счет деформации резино
вой ошиновки или внутренних резиновых амортизаторов опорных катков.
Длительность процессов составляет 260...280 мс.
Данные измерений показывают, что в других точках, например на кор
мовом листе, в центре бортовых листов, на башне, процессы по форме по
добны тем кривым, которые представлены на рисунке 1.2, только отлича
ются уровнем ускорений. Ускорения в продольном направлении для раз
ных точек корпуса практически одинаковы и не превышают значений
0,35...0,5 g.
Рассмотренные выше воздействия приходится учитывать в самых разно
образных случаях: при устранении ложных срабатываний контакторов и
реле; при определении зоны обметания амортизированных приборов; при
разработке противоударных средств защиты членов экипажа (допустимая
величина вертикального ускорения не должна превышать 3,0 g) и т. д.
При оценке воздействия выстрела на экипаж и оборудование танка чаще
используют величину импульса отдачи без учета мгновенных значений сил,
действующих на элементы конструкции. Во многих случаях этого недоста
точно: ускорения могут достигать максимальных значений не после, а в
момент выстрела. Ударное возмущение достигает рабочих мест экипажа или
приборов, пройдя через ряд узлов и частей конструкции машины.
Механизм трансформации возмущений к башне и корпусу танка рас
смотрен в [1], где изложена приближенная методика расчета ударных уско
рений с использованием разработанной Г. Н. Рыбиным кинематики погон
ного устройства танка и данных артиллерийских расчетов танковых пушек.
Здесь остановимся на некоторых особенностях кинематики подвижных час
тей пушки, имеющих непосредственное отношение к формированию удар
ных ускорений при выстреле (на примере танковой пушки типа Д81).
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 1.3

Кинематические параметры подвижных частей пушки при откате:
1 — перемещение; 2 — скорость; 3 — ускорение.

На рисунке 1.3 представлены экспериментальные данные по перемеще
нию (1), скорости (2) и ускорению (3) подвижных частей пушки при откате
(выстрел осколочнофугасным снарядом при нулевом угле возвышения).
Ускорение, действующее вдоль линии выстрела, определяется как
11пч 2
x

Rкн 1 Rт
,
mпч

(1.1)

где Rкн — сила давления пороховых газов; Rт — сила сопротивления тормо
зов отката; mпч — масса подвижных частей (ствол, казённик).
В начальный момент (0...5 мс) величина силы торможения Rт мала и
элементы автоматики, размещенные на подвижных частях пушки, испыты
вают значительные ускорения, вызываемые действием силы Rкн. Длитель
ность этой части импульса ускорения (7...11 мс) и величина максимального
ускорения в импульсе (300...350 g) определяются типом выстрела. После
достижения скорости отката своего максимума (11...12,5 м/с) ускорение
12

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

подвижных частей меняет знак и начинается замедление отката (от 7...11 с
11пч max 1 25...30 g.
до 60...80 мс), при этом x
В течение времени отката (0...80 мс) башня и корпус танка подвергаются
наибольшим ударным нагрузкам. Типовые процессы ударных ускорений
башни и корпуса в наиболее нагруженном продольном направлении показа
ны на рисунке 1.4. Их максимальные значения составляют 6,5...7,0 g для
башни и 5,0...5,5 g для корпуса. В вертикальном направлении ускорения
башни и корпуса не превышают 1,0...1,5 g (при максимальном угле возвы
шения пушки).
К концу наката (t = 445...455 мс) при нулевом угле возвышения скорость
подвижных частей пушки остается непогашенной (до 0,5...0,8 м/с) и их пол
ная остановка сопровождается ударом с ускорением до 25...35 g, как показа
но на рисунке 1.5.
Для аппаратуры, установленной на элементах ограждения подвижных
частей пушки, частично и в башне, это становится равносильным действию
второго выстрела. В зависимости от «жесткости» удара (т. е. от длительно
сти действия и амплитуды ускорения) реакция конструкции может оказать
ся более сильной, чем при откате. Например, в месте установки блока регу
лятора частоты и напряжения типа РЧН 3/3 (на нижней плите подвижных
частей пушки Д81) максимальные ускорения в момент отката составляют
18 g, а в конце наката — 50 g (вдоль линии действия выстрела).

Рис. 1.4

Ускорение башни и корпуса танка при выстреле (продольное направление):
1 — корпус; 2 — башня.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 1.5

Кинематические параметры подвижных частей пушки в конце наката:
1 — перемещение; 2 — скорость; 3 — ускорение.

Рис. 1.6

Ускорение в месте установки блока РЧН 3/3 при откате (продольное направление)

Рис. 1.7

Ускорение в месте установки блока РЧН 3/3 в конце наката (продольное направление)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Как видно из рисунков 1.6 и 1.7, в конце наката изменяется не только
уровень ускорения, но и частотный состав: ускорение приобретает форму
вибрационного затухающего процесса, в отличие от явно выраженного им
пульсного в самом начале. Временной интервал между ударами составляет
0,45...0,46 с, т. е. отслеживает кинематику подвижных частей пушки (рис. 1.5).
Наличие повторного удара необходимо учитывать при разработке режи
мов испытаний приборов на ударную стойкость, методология которых стро
ится на счетном количестве ударов.

1.3. УГЛОВАЯ ВИБРАЦИЯ
Вибрация элементов конструкции машин имеет простран
ственный характер. Кроме линейных компонент, обычно ориентируемых
вдоль главных осей Х (продольной), Y (вертикальной) и Z (поперечной),
присутствуют угловые составляющие. Их также привязывают к этим осям:
колебания вокруг осей Х, Y и Z. В местах установки танковых приборов
угловая вибрация мало изучена. Одной из причин этого было отсутствие
надежных средств экспериментальных исследований — датчиков угловых
ускорений. Их появлению способствовала разработка аппаратуры типа
«Дребезг», в состав которой вошли
датчики линейных и угловых ускоре
ний типа ДУЛУ (разработчик ФГУП
«ЦНИИ „Точмаш“»).
В ОАО «ВНИИТрансмаш» был раз
работан более совершенный датчик уг
ловых ускорений на основе двух пье
зоакселерометров типа 4370 с прак
тически равной чувствительностью
(отличие в четвертом знаке) к линей
ной вибрации. Их размещение на еди
ной базе так, как показано на рисун
ке 1.8, обеспечивает суммирование
Рис. 1.8
Датчик угловых ускорений
сигналов в противофазе при действии
линейной компоненты вибрации и в
фазе — при измерении углового ускорения. Такой датчик способен работать с
обычной пьезоэлектрической виброизмерительной аппаратурой в диапазоне
частот 0,2...500 Гц и пороговой величиной колебаний 2...3 угловые секунды.
Наибольший интерес к изучению угловой вибрации возник в связи с
отработкой оптических приборов на виброустойчивость. С использованием
этих разработок были проведены натурные исследования угловой вибрации
корпуса, башни и прицелов танков Т72, Т64 и Т80 в ходовых услови
ях. К сожалению, это направление исследований не получило дальнейшего
развития, в частности, изза того, что объем доводочных работ по созданию
стендов угловых колебаний оказался значительным.
В таблице 1.1 представлены данные обработки процессов угловых ускоре
ний башни и корпуса танков (среднеквадратические значения s, рад/с2),
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

1 2 3 4 5 6 2 7 8987

1234536784289 3 6 3 58 35 7 6235 62 8 85 98567
95 935 3 1 2 3 2 47 35
3955 928 3 284 1
856

3
713
3

683 3

3
23
3

162 9 47 35 6
!"

123

423

523

613

753

783

943

223

123

813

5 3

6 3

953

413

523

563

863

513

623

1 3

863

543

653

693

273

123

1 3

113

183

163

1 3

123

3
13

163

173

483

463

823

8 3

543

583

723

183

163

823

813

843

853

513

583

723

1 3

183

423

453

123

153

123

163

1 3

3
73

7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

13692858 95 9 (5 9 7 6235 85 98568 )*$
2 47 35
3955 928 3 28411 231+,24
95
523 +,

935

162 9 47 35 4 -6 .
8 998 51 -+,.

33 23
133123

33 53
133423

33123
133823

95
878

33153
133523

935

162 9 47 35 4 -6 .
8 998 51 -+,.

33423
133623

33453
133723

878

33823
133 23

33853
133923

243

2453

263

823

853

423

153

263

253

453

4 3

723

223

2453

243

453

823

123

2 3

123

183

423

823

153

253

273

243

123

153

423

4 53

2453

253

123

823

273

263

523

2453

293

253

2 3

643

2153

283

263

423

523

2 53

273

243

2453

2 3

523

453

423

223

2153

253

2 3

243

273

423

153

2 53

243

253

2153

623

2253

2 53

213

263

253

1223

2253

2 3

243

2 53

2153

243

1523

2243

213

2 53

283

2853

293

4 53

2243

2 53

2 3

2 53

213

2153

1
16

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123456789 7 28 5 59 5 8 4 63 7 57 47
5 5389
1 26 3 2 35
5673 6711231!"24
14 6 59 3 2 #4$%& 7 7 %75 57 31 #!"&

323 !"

1213451
1121361

1213751
1121871

11219 1

1218451

1218751

1121 81

1219451

1121731

1219751

1121 41

1121

121 451
1

1121661

121 751

341

3581

3541

8541

541

571

89541

87541

38571

45 1

4561

3541

8541

9541

7541

34541

3 1

45 1

45 71

4561

35 1

3541

35 1

6541

841

4591

4561

45871

45 1

4571

8571

541

871

4591

3 541

4571

3541

8571

541

38541

93571

4591

35 1

9571

8541

45 1

3541

8571

8561

45871

4581

3541

9571

4561

45 1

3571

35 1

741

4531

45371

4591

8541

45971

45 1

4531

45971

4581

4561

3541

4561

4531

45971

45871

4591

4581

3541

3571

3441

45471

4581

45371

45871

45371

4581

3871

45471

4581

4531

4591

3 41

45471

45371

4531

4581

8441

45471

4531

45471

45871

4581

45871

4591

8741

45431

4531

45371

45971

4591

4571

45 1

9371

45431

45471

4531

1
полученных при движении по бетонной трассе. Как и для линейной вибрации,
угловые ускорения корпуса и башни танков возрастают с увеличением скоро
сти движения, а их значения для корпуса в несколько раз выше, чем для
башни (сказывается влияние погонного устройства, фильтрующего возму
щения, идущие от корпуса). Величина размаха высокочастотных угловых
колебаний (20...100 Гц) корпуса танков составляет 2...15 угловые минуты.
Спектральный анализ угловых ускорений корпуса и башни танков пока
зывает (табл. 1.2, 1.3), что они имеют широкополосный случайный характер
с достаточно хорошо выраженными на его фоне узкополосными составляю
щими. Большинство средних значений частот узкополосных составляющих
совпадает с шаговой частотой fш для данной скорости движения. В этом
смысле между спектрами линейной и угловой вибрации сохраняется подо
бие. Приближенные значения размаха колебаний башни танков в зоне узко
полосных составляющих спектров, рассчитанные в предположении, что уг
ловая вибрация, как случайный процесс, подчиняется нормальному закону
распределения, составляют около 100 угловых секунд.
Представленные в таблицах 1.2 и 1.3 данные получены в результате час
тотного анализа спектров угловых ускорений с шириной полосы 1/3 октавы
со среднегеометрическим значением частоты fсг. Как видно из этих таблиц,
основная энергия угловых колебаний башни танков Т72 и Т80 сосредоточе
на в области низких частот (25 Гц и менее) и в зонах узкополосных состав
ляющих, близких к шаговым частотам. Угловые колебания на частотах выше
125 Гц ослабевают и выше 300 Гц становятся пренебрежимо малыми.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

ГЛАВА

ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ
ФОРМИРОВАНИЯ
ВИБРАЦИИ

2.1. СИЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
ОПОРНОГО КАТКА НА КОРПУС

ибрационные процессы в ВГМ имеют сложную структуру
случайного характера. Их параметры зависят от особенностей ходовой час
ти, типа трасс, скорости движения и от ряда других факторов.
В настоящее время накоплен значительный банк данных о вибронагру
женности ВГМ как по объему, так и по охвату различных их типов. Испыта
ния проводились при различных режимах эксплуатации и на разных типах
трасс. Результаты исследований, проведенных на танках и БМП, отражены,
в основном, в частных работах и получили частично апробацию при разра
ботке комплекса межотраслевых стандартов.
Исследованиями установлено [1], что вибрация несущих элементов кор
пуса машин формируется в основном за счет элементов ходовой части, взаи
модействующих между собой и трассой, с преобладанием силового взаимо
действия опорных катков (ОК) с беговой дорожкой гусеницы. При качении
по неровной поверхности происходит не только вертикальное перемещение
центра тяжести ОК, но и соизмеримое с ним горизонтальное смещение, что
обусловливает знакопеременное вращательное движение ОК. При учете вра
щательного движения наибольшую трудность вызывает определение момен
та инерции, который зависит от положения мгновенного центра поворота
(м. ц. п.) тела.
Мгновенный центр знакопеременного поворота ОК, имеющего балансир
ную связь с корпусом, находится в точке прересечения линии действия ба
лансирной связи с касательной плоскостью, проведенной через точку кон
такта ОК с беговой дорожкой. Рассмотрим это подробнее.
На рисунке 2.1 представлено движение ОК с балансирной связью на про
извольно колеблющейся плоскости Q–Q. Пусть плоскость Q–Q займет поло
жение Q¢–Q¢, т. е. сместится параллельно себе на величину у(t) и повернется
на угол j(t). В системе координат XOY, выбранной так, чтобы ось ОX была
параллельной плоскости Q–Q, угол a изменится до величины g, а центр
тяжести (ц. т.) ОК опишет траекторию по дуге АА¢. Горизонтальная проек
18

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 2.1

Движение тела вращения со связью на произвольно колеблющейся плоскости

ция АВ, выраженная через вертикальную проекцию А¢В смещения ц. т.,
может быть записана как
2
3
4
A 5B
АВ 6 ОА 9 1 7 sin 8 7
7 cos 8 .
(2.1)
ОА

При движении тела вращения на плоскости без отрыва и проскальзыва
ния двухсторонняя связь ОА вынуждает его вращаться. М. ц. п. такого вра
щения может быть однозначно определен как для плоскопараллельного дви
жения тел, если известны координаты произвольно выбранной точки тела —
полюса и угол поворота тела относительно полюса:
X р (t) 2 f1 (t) 3

f21(t)
f 1(t)
и Yр (t) 2 f2 (t) 4 1 ,
f31(t)
f31(t)

(2.2)

где Хр(t) и Yр(t) — координаты м. ц. п. в системе XOY; f1(t) и f11(t) — коорди
ната полюса по оси OX и проекция ее скорости на эту ось; f2(t) и f21(t) —
координата полюса по оси OY и проекция ее скорости на эту ось; f31(t) —
проекция угловой скорости тела вращения относительно полюса на ось, пер
пендикулярную плоскости, в которой происходит движение.
Нахождение м. ц. п. при сложном колебательном процессе легче осуще
ствить путем поиска его местоположения для простых движений: поступа
тельного и вращательного.
При поступательном движении (рис. 2.2) за полюс взята точка S, о кото
рой известно, что проекция ее скорости на ось OX равна нулю. Вертикальное
перемещение полюса S соответствует у(t). Связь ОА = l вызывает горизон
тальную компоненту перемещения точек А и S на величину, определяемую
формулой (2.1). Таким образом для полюса S:

f1 (t) 2 1 1 3 (sin 4 3

у(t) 2
) и f11(t) 2 0;
1

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

f2(t) = lsin a + r – у(t) и

f3 (t)

f21(t) 2 3y1(t);

2
6
7
у(t) 9
8
1
1 5 sin 4 5
5 cos 4 и f33

r
1

1 у(1t) 2 .
у(t)
r 1 5 1 sin 4 5
1 2
у3(t) sin 4 5

(2.3)

Рис. 2.2

Рис. 2.3

Движение тела вращения со связью на
вертикально колеблющейся плоскости

Движение тела вращения со связью на
плоскости, совершающей вращательные
колебания

В итоге координаты
Хр(t) = r/tg b + f1(t) и Y(t) = lsin a + r – у(t)
(2.4)
есть координаты точки Р¢. При у(t) = 0 и b = a это координаты точки Р (рис. 2.3).
При вращательном движении (рис. 2.4) поворот плоскости на угол j(t)
вызывает смещение ц. т. в точку А¢, а точки S контакта тела с плоскостью —
в точку S¢.
Проведем через точку S² плоскость, касательную к телу вращения в ис
ходном положении и параллельную вращающейся плоскости в момент ее
поворота на угол j(t). Угол S²АS = j(t), а возможное смещение дополнитель
но построенной плоскости на величину
d(t) = r[1 – cos j(t)]

(2.5)

приводит к такому же результату, что и поворот плоскости Q–Q на угол j(t):
точка А® А¢, точка S² ® S¢.
Используя подвижную систему координат X1ОY1 (в ней точка S¢ — по
люс) и выражения (2.1), (2.2) и (2.5), получим:
f1n (t) 2 12 3 [1 sin(4 5 6(t)) 3 r (1 3 cos 6(t))]2 и f11n (t) 2 0;

f2n(t) = lsin (a + j(t) + rcos j(t) и f¢2n(t) = j¢(t)[lcos (a + j(t) – rsin j(t)];
20

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

f31n (t) 6

231(t)[1 sin(4 5 3(t) 2 r (1 2 cos 3(t))][1 cos(4 5 3(t) 2 r (1 2 sin 3(t)]
r 12 2 [1 sin(4 5 3(t) 2 r (1 2 cos 3(t))]2

. (2.6)

После преобразований получим координаты м. ц. п. в системе X10Y1:
X pn (t) 2 OB 3 r /tg 4(t) 3 f1 (t) 2 OB 3 S1P1;
5
6
1
1
1
1
Ypn (t) 2 1 sin(7 3 8(t) 3 r cos 8(t) 2 A B 3 A S .9

(2.7)

Это есть искомые координаты точки Р¢. Зная координаты (2.7) м. ц. п.
тела вращения с центром тяжести в точке А, можно определить мгновенный
радиус поворота, как расстояние АР¢, и в соответствии с теоремой Штейнера
момент инерции катка (a » const):

3р 4

mк r 2
5 mк ( АР2)2 4 mr 2 (0,5 1 sin 12 6).
2

(2.8)

При рассмотрении равномерного и прямолинейного движения ВГМ по
относительно ровным и твердым трассам микропрофиль опорной поверхно
сти можно считать малым по сравнению с радиусом r ОК и длиной lб рычага
балансира. Статическое поджатие за счет момента МТ торсионной подвески
в таком случае постоянно.
Для определения сил, действующих на корпус ВГМ от колеблющегося
ОК при равномерном движении, будем считать заданным вертикальное уско
11(t) (рис. 2.4).
рение центра катка x
Примем следующие обозначения:
F — сила взаимодействия ОК с гусеницей;
Рст — сила статического поджатия ОК за счет момента МТ;
Рб — сила тяжести балансира с равномерно распределенной по его длине
массой;
Рк — сила тяжести ОК;
Iк — момент инерции катка относительно м. ц. п. (в точке Р);
Iб — момент инерции балансира от
носительно его м. ц. п. (в точке Р¢).
При колебаниях положение рычага
балансира изменяется несущественно,
поэтому для определения момента инер
ции Iк можно считать a = const, а связь
между вертикальным отклонением хв
центра тяжести катка (точка А), его
горизонтальным перемещением хг и
соответствующими ускорениями мож
но выразить приближенно:
хг » хвtg a;
11г 1 x
11в tg 2,
(2.9)
x
Рис. 2.4

Кинематическая схема подвески

11г — горизонтальная компонента
где x
ускорения точки А.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Формальный учет силы трения Fтр (при незначительном моменте трения
в опоре) позволяет рассмотреть схему, приведенную на рисунке 2.4, как сис
тему с идеальными связями, для которой справедлив принцип равенства
нулю суммы работ всех сил и моментов при виртуальных перемещениях:
131 4

1r tg 2
;
r

132 4

1rб
.
1 б cos 2

(2.10)

Вертикальное перемещение dr соответствует силам F, Fтр, Рк и Рст.
Для силы тяжести балансира drо = 0,5dr. Виртуальные перемещения dj1,
dj2 соответствуют моменту инерции Iк относительно точки Р и моменту инер
ции Iб балансира относительно точки Р¢. Работа силы Fтр на перемещении dr
равна нулю. Следовательно,
Fdr – (Рк + Рст)dr – Рбdrб – Iкeкdj1 – Iбeбdj2 = 0,

(2.11)

где eк и eб — угловые ускорения катка и балансира:
11в tg 3 / r,
1к 2 x

11в /(2 б cos 3).
1б 2 x

(2.12)

Подставив (2.10) и (2.12) в (2.11), получим
F 4 Pст 5 Pк 5 0,5Pб 5

11в 1
Pк x
sin2 3 Pб 2
5
15
,
6
2
2
3Pк 7
g 8 cos 3 9

(2.13)

где g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного
падения.
Рассмотрим условие динамического
равновесия катка (рис. 2.5):
SМр – Iкeк = 0;

SМо – Iоeк = 0,

(2.14)

где Iо — момент инерции катка относи
тельно точки О контакта с гусеницей.
Искомые вертикальная Fв и горизон
тальная Fг составляющие силового дейст
вия на корпус танка из точки заделки ба
лансира могут быть перенесены в центр
катка, как показано на рисунке 2.5.
Тогда получим:

Рис. 2.5

Схема сил, действующих на каток

Fгr + Frctga – Ркrctga – Fвrctga =
11в tga / (gr);
= (0,5Ркr2 + Ркr2sin–2 a) x
11в tga / (gr),
Fгr = 1,5Ркr2 x
откуда:

11в tg 2;
Fг 1 0,15Pк x
3
4
11в tg2 2 5 Pб x
11в /(30cos2 2).6
Fв 1 Pст 5 0,5Pб 5 0,15Pк x

(2.15)

(2.16)

Кроме того, на корпус действуют моменты этих сил Fгh и Fвh, где h —
расстояние от точки заделки балансира в корпусе до плоскости, в которой
22

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

происходит вертикальное перемещение центра тяжести ОК (изза консоль
ности подвески). Полученные зависимости учитывают инерционные свойст
ва и геометрические параметры подвески, а также микропрофиль опорной
поверхности беговой дорожки гусеницы.
Аппроксимируя микропрофиль гармонической функцией и учитывая
(2.16), можно получить выражения для динамических составляющих от Fг и
Fв от iго катка:
Fгi = 0,15Ркtgaiw2Нsin(wt – ji);
1
Fвi 3 8 0,15Pк tg2 4i 5

Рб
2 2
6 H sin(6t 5 7i ),
30cos2 4 i 9

(2.17)

где w = 2pV/l — круговая частота вертикальных колебаний катка; V — ско
21
(x 4 xi 4 1) — фазовый угол воздействия
1 1
микропрофиля на iй каток; l — расстояние между соседними впадинами
или вершинами регулярного микропрофиля; х1, хi — горизонтальная проек
ция расстояния между осью первого и iго катков и центром масс машины;
Н — половинное значение расстояния между вершинами и впадинами ап
проксимированного микропрофиля; i = 1, 2,..., к — число опорных катков
на один борт.
Представим подрессоренную часть машины как систему с тремя степеня
ми свободы: по продольной оси X, по вертикальной оси Y и вокруг попереч
ной оси Z.
Мгновенные значения кинематических параметров колебаний подрессо
ренной части машины:

рость движения машины; 2i 3

11 м (t) 3 28 1 1 Fгi b 5 Fвi (xi 6 2 б cos 7i )2;
4
I
i 31 м
к

11м (t) 1 2 2 Fгi ;
x
m i 11

2
y11м (t) 1 2 Fв ,
m i 11

(2.18)

11м и y11м — соот
11 м — угловое ускорение подрессоренной части машины; x
где 1
ветственно горизонтальное и вертикальное ускорения центра масс подрессо
ренной части; Iм — момент инерции подрессоренной части вокруг оси, про
ходящей через центр масс; b — проекция на ось Y расстояния между центром
масс и точками приложения сил от катков к корпусу; m — масса подрессо
ренной части машины.
При движении по пахоте и культивированным полям (поперек борозд)
принимаются следующие параметры микропрофиля: Н = 30...40 мм, l = 400
(800) мм. Микропрофиль ровных твердых трасс (за счет звенчатости гусениц
и волнистости опорной поверхности беговых дорожек) имеет параметры
Н = 1...3 мм и l = lтp, где lтp — шаг гусеницы.
Рассмотренная модель силового взаимодействия опорных катков и кор
пуса при движении является лишь частью общей картины нагружения
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

корпуса ВГМ со сторон ходовой части, разработке которой посвятили свои
исследования Н. И. Груздев (теория танков), М. К. Кристи (основы теории и
расчета танков), А. А. Благонравов (динамика танка), Н. Ф. Вержбицкий (пе
риодическая неравномерность движения гусеничной машины), С. А. Антонов
(теория гусеничного движителя), Л. В. Белаш (динамика ведущего колеса
гусеничного движителя), Е. Н. Докучаева (динамика задней ветви и ведуще
го колеса), В. Ф. Платонов (динамика и надежность гусеничного движите
ля) и ряд других исследователей.

2.2. ВЛИЯНИЕ ОПОРНЫХ УЗЛОВ
ХОДОВОЙ ЧАСТИ НА ФОРМИРОВАНИЕ
ВИБРОНАГРУЖЕННОСТИ
Под опорными узлами ходовой части здесь будем понимать
опорные катки и гусеницы. Для всех современных ВГМ ускорения корпуса и
башни, независимо от пространственной ориентации, отслеживают характер
вертикальных ускорений центра опорных катков. Это создает предпосылку
обосновать механизм формирования вибрации машин [3]. Важная роль в этом
механизме принадлежит тому, как сопрягаются опорные поверхности бего
вых дорожек и катков и какой жесткостью обладают элементы подвески.
По имеющимся данным [4], за рубежом этому вопросу также уделяется
большое внимание, тем более что он непосредственно связан с шумностью
обитаемых отделений.
Материалы сравнительных испытаний вибронагруженности танка «Лео
пард2» с гусеницами, имеющими разный шаг траков и различные способы
их соединения между собой, показали, что есть значительный резерв в сни
жении вибраций. Так, для башни танка во всем диапазоне скоростей движе
ния по бетонной трассе при реализации резерва было достигнуто двукратное
уменьшение уровня среднеквадратических ускорений.
Это позволило бундесверу при разработке требований к гусеницам нового
поколения включить в перечень совершенствуемых характеристик, таких
как долговечность, вес, затраты на техническое обслуживание при ремонте,

Рис. 2.6

Типы опорных катков:
а — с массивной резиновой шиной; б — с внутренними резиновыми амортизаторами.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 2.7

Траки гусеницы
танков:
а — трак гусеницы тан
ка Т72: 1 — трак, 2 —
палец, 3 — гайка, 4 —
втулка, 5 — проушина
цевки, 6 — грунтозаце
пы, 7 — ребра, 8 — гре
бень; б — траки гусеницы
танка Т64: 1 — звено, 2 —
скоба, 3 — гребень, 4 —
болт, 5 — шайба, 6, 7 —
площадки гребня и зве
на, 8 — палец; 9 — рези
новые кольца, 10 — баш
мак, 11 — лыска, 12 —
грунтозацепы; в — тра
ки гусеницы танка Т80:
1 — палец, 2 — скоба,
3 — гребень, 4, 5 — бол
ты, 6 — шайба, 7, 11 —
звенья трака, 8 — баш
мак, 9 — резиновая втул
ка, 10 — резиновая по
душка, 12 — лыска.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

также внутреннюю неровность беговой дорожки. Под внутренней неровно
стью беговой дорожки понимается свойство гусеницы возбуждать во время
движения вертикальные колебания опорных катков и тем самым вызывать
колебания всей машины, которые сказываются на качестве функционирова
ния приборов и работе экипажа.
Что касается конструктивных особенностей опорных катков, траков и
способов их сочленения друг с другом, то следует обратить внимание на те из
них, от которых явно зависит картина вибронагружения. Схематично они
отражены на рисунках 2.6 и 2.7.
Двускатные опорные катки бывают двух типов: с массивной резиновой
наружной шиной, как показано на рисунке 2.6а, и с резиновыми амортиза
торами, размещенными между ступичной частью и металлическими обода
ми, как показано на рисунке 2.6б.
Для траков гусениц необходимо указать на следующие особенности: в тра
ках всех рассматриваемых машин используются резинометаллические шар
ниры; для танка Т72 (рис. 2.7а) траки цельнометаллические с последователь
ным типом соединения, металлической беговой дорожкой и lтр = 0,137 м; для
танка Т64 (рис. 2.7б) траки металлические составные с параллельным ти
пом соединения, металлической беговой дорожкой и lтр = 0,164 м; для танка

Рис. 2.8

Микропрофиль беговых дорожек гусениц танков Т80 и Т72, относительная
чувствительность каналов:
1 — 0,8; 2 — 1,0; 3 — 0,8; 4 — 0,7; 5 — 0,8; 6 — 1,0; 7 — 0,7.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Т80 (рис. 2.7в) траки составные с параллельным типом соединения, обрези
ненной беговой дорожкой и lтр = 0,164 м; для БМП траки цельнометалличе
ские с последовательным типом соединения, металлической беговой дорож
кой и lтр = 0,132 м.
В общем случае характер перекатывания опорных катков по беговой до
рожке и связанные с ним подъем и опускание их центров (микропрофиль) при
движении изменяются. Однако предопределенные конструкцией характерные
особенности этого движения сохраняются в широком интервале скоростей.
Микропрофиль для танка Т80 представлен группой осциллограмм 1–
3 на рисунке 2.8 для первого, второго и третьего опорных катков соответ
ственно.
На осциллограмме для третьего катка (рис. 2.8) отмеченные участки а–б и
в–г соответствуют вертикальному перемещению катка, вызванному изменени
ем податливости резиновых подушек трака по длине (в направлении движе
ния): участок б–в соответствует перекатыванию с трака на трак. Анализ коэф
фициентов Фурье для микропрофиля беговой дорожки танка Т80 показывает,
что практически значимыми составляющими микровозмущений являются час
тоты, соответствующие шаговой (n = 1) и двойной шаговой (n = 2) частотам.
На осциллограммах 4–7 рисунка 2.8 представлен микропрофиль для тан
ка Т72 с неизношенными гусеничными лентами (первый, четвертый, пятый
и шестой опорные катки соответственно). Как видно из рисунка, профило
граммы для внутренних катков имеют форму, близкую к гармонической с
периодом, соответствующим шаговой частоте. Форма микропрофиля для
крайних опорных катков близка к пилообразной. Для гусеничных лент,
имеющих наработку 1000 км и более, на внутренней поверхности каждого
трака образуются выемки глубиной 2...4 мм. Они обусловлены абразивным
износом поверхности беговых дорожек при проскальзывании относительно
металлической поверхности направляющих колес, с которой они непрерыв
но соприкасаются. Фурьеанализ такого микропрофиля показывает, что
преобладающими узкополосными составляющими для танка Т72 являются
частоты, для которых n = 1, 2 и иногда 3.

Рис. 2.9

Коэффициент передачи
подвески:
1 — для первого звена; 2 — для
второго звена; 3 — суммарный
коэффициент передачи.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Опорные катки и узлы балансирных подвесок имеют два ярко выражен
ных резонанса. Один (fо1) обусловлен наличием резиновых амортизаторов
(внутренних амортизаторов или в виде наружных шин) и обрезиненной бего
вой дорожки, а второй (fо2) — податливостью балансирной подвески относи
тельно места ее заделки в корпусе. Таким образом микропрофиль беговых
дорожек гусениц трансформируется в силовое воздействие на корпус ВГМ
частотозависимо.
Эту зависимость представляется наиболее удобным промоделировать дву
мя последовательно соединенными колебательными звеньями второго по
рядка (рис. 2.9) с разными значениями коэффициента передачи К: кривая 1
для колебательного звена с собственной частотой fо1; кривая 2 — с собствен
ной частотой fо2. Конкретные значения этих частот для разных машин отли
чаются между собой, но в среднем они могут быть приняты равными fо1 » 50 Гц
и fо2 » 100 Гц. Коэффициенты динамичности в резонансах по данным экспе
риментальных исследований имеют значения 3 и 6 соответственно. На ри
сунке 2.9 кривой 3 представлен суммарный эффект передачи возмущений
этими колебательными звеньями в зависимости от частоты.

2.3. ТИПОВЫЕ СПЕКТРЫ ВИБРАЦИИ
Типовым распределением колебательной энергии несущих
элементов конструкции ВГМ по частотам (спектральная плотность мощно
сти G виброускорения или спектр) является узкополосное на фоне относи
тельно равномерного широкополосного спектра (рис. 2.10–2.12). Уровни
спектров и количество узкополосных составляющих, значения их средних
частот, а также значения широкополосной (шумовой) составляющей зави
сят от различных факторов.
Рис. 2.10

Спектр вертикального ускорения башни
танка Т72 (V = 35 км/ч):
В = 70 Гц, С = 140 Гц — составляющие первой груп
пы; А = 52 Гц, D = 210 Гц — составляющие второй
группы; Е — широкополосная составляющая.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 2.11

Спектр продольного
ускорения днища
танка Т72 в районе
установки ВКУ
(V = 35 км/ч):
В = 120 Гц, С = 240 Гц —
составляющие первой
группы; А = 55 Гц, D =
= 310 Гц, Е = 340 Гц — со
ставляющие второй груп
пы; F — широкополосная
составляющая.

Рис. 2.12

Спектр продольного
ускорения крыши
корпуса танка Т80
(над АКБ):
— скорость 40 км/ч;
_____ — скорость 60 км/ч.

1
2

Рис. 2.13

Зависимость
шаговых и им
кратных частот от
скорости движения:
1—
2—
3—
4—

n=1
n=1
n=2
n=2

(Т80,
(Т72,
(Т80,
(Т72,

Т64);
БМП);
Т64);
БМП).

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Узкополосные составляющие можно разделить на две группы. К первой
группе следует отнести такие, положение которых на шкале частот спектров
зависит от скорости движения машины (рис. 2.13). Они обусловлены звенча
тостью гусеничной ленты и соответствуют шаговым частотам или их крат
ным значениям. Кратность n и количество таких частот зависят от типа
соединения траков в шарнирах (соединения последовательного или парал
лельного типа) и от особенностей сопрягаемых поверхностей опорных кат
ков и беговой дорожки гусеницы, в том числе от степени износа последней.
Средние значения частот этих составляющих равны nfш. Здесь
fш = V / lтр,
где fш — шаговая частота, Гц; V — скорость движения машины; lтр — шаг
гусеничной ленты.
Наиболее существенными по уровням спектров являются частотные со
ставляющие с кратностями n = 1 и n = 2.
Узкополосные компоненты спектров первой группы указывают на нали
чие в источниках вибровозмущений цикличности, которая обусловлена мно
гозвенчатостью и волнистым профилем опорной поверхности беговых доро
жек. Сам профиль в известной степени формируется в результате динамиче
ского взаимодействия ведущих (ВК) и направляющих (НК) колес с гусеницей
и ОК с гусеницей и трассой. Замечено, чем ровнее и тверже поверхность
трассы, тем выше уровень вибрации, а ее частотный состав более упорядочен
в смысле соответствия доминирующих частот значениям nfш для большин
ства скоростных режимов. Проведенные исследования особенностей струк
туры этой группы составляющих (например, по одномерному закону распре
деления вероятностей огибающей или по закону распределения вероятно
стей мгновенных значений) показывают, что они обладают свойствами
узкополосных случайных процессов с признаками почти периодических.
Их структура далее будет уточнена.
Вторую группу составляют узкополосные компоненты спектров, средние
значения частот которых практически не зависят от скорости движения.
Они отражают свойства конструкции машин и, как правило, возникают на
частотах собственных колебаний.
По данным анализа узкополосные составляющие этой группы, так же
как и широкополосные составляющие спектров, по своей структуре близки
к нормальным случайным процессам. Они сосредоточены для корпусов и
башен танков в двух частотных зонах: низкочастотной (20...30 Гц для танка
Т80 и 30...40 Гц для танка Т72) и высокочастотной (150...300 Гц для обоих
танков). Низкочастотная зона характерна в основном для танковых башен и
обусловлена особенностями их установки с помощью шаровых погонных
устройств, а высокочастотная — собственными частотами изгибных колеба
ний элементов конструкции корпуса и верхней части башни.
Тонколистовые элементы конструкции (днище, перегородки, стенки внут
ренних баков и т. д.), на которых может устанавливаться аппаратура, отли
чаются широким и насыщенным спектром собственных частот изгибных
колебаний (рис. 2.14).
30

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 2.14

Частоты и формы изгибных колебаний днища танка Т80:
1 — 44 Гц; 2 — 72 Гц; 3 — 98 Гц; 4 — 122 Гц.

Если одна из собственных частот конструкции совпадает с шаговой или
ей кратной частотой узкополосной составляющей первой группы, то узкопо
лосная составляющая второй группы достигает максимального значения.
Из опытных данных следует, что усиление колебаний в таких случаях дос
тигает 4...5 раз.
Динамическая модель корпуса и башни танка как абсолютно жестких
тел справедлива, пока частоты вибровоздействия находятся ниже собствен
ных частот изгибных колебаний, т. е. до высокочастотной зоны узкополос
ных составляющих второй группы. Корпуса БМП и машин легкой весовой
категории отличаются относительно невысокой изгибной жесткостью. В свя
зи с этим узкополосные составляющие первой группы четко проявляются в
точках корпуса и башни на первых шаговых частотах (n = 1) во всем скоро
стном диапазоне движения и на вторых (n = 2) — в диапазоне скоростей до
25...30 км/ч. Для скоростей движения выше 30 км/ч проявление шаговых
частот с n = 2 наблюдается не во всех опытах.
Для узкополосных составляющих первой группы с учетом суммарного
коэффициента передачи (кривая 3 на рис. 2.9) можно получить обобщенную
характеристику ожидаемых уровней среднеквадратических значений уско

Рис. 2.15

Обобщенная характеристика
узкополосных составляющих
первой группы:
1 — корпус ВГМ (кроме БМП); 2 —
башня ВГМ и корпус БМП.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 2.16

Формы 1–3 изгибных колебаний
верхнего листа (а) конической
части (б) башни БМП1 в двух
взаимно перпендикулярных
направлениях на частотах
вибрации 65; 300; 390...400 Гц
соответственно
12345367859 65
59749
5 72
7

929 65 67
8!665 7

56789

67663

56789
3
9 83

67663

56789
783
9 83

67663

"
6547

рений s башни и корпуса ВГМ в зависимо
сти от шаговых частот, т. е. от скорости
движения. Она показана на рисунке 2.15.
Узкополосные составляющие второй
группы для башни БМП сосредоточены в
зонах 20...40 Гц, 60...70 Гц и 300...380 Гц.
Зона частот 20...40 Гц обусловлена влия
нием погонного устройства, а остальные —
изгибными колебаниями крыши башни
(рис. 2.16). Собственные частоты изгиб
ных колебаний корпуса и днища БМП ле
жат в диапазоне частот от 50 Гц до несколь
ких сотен герц. Изза сравнительно высо
кой плотности спектра собственных частот
конструкции БМП вибронагруженность ее
несущих частей в целом выше, чем для
танков.

7 65471117 72117

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

277
95 7#$7

95 7%7

95 7&'7

()7

123

423

243

223

123

423

243

2213

2243

123

423

243

2213

2243

223

4223

223

213

223

4223

223

443

213

223

4223

223

213

413

2!3

223

!223

413

223

2!3

2"3

223

4"3

413

1
32

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12343567897
89 4
92432
994

3 24
2 24

6789
8 3

8 73
78773
6789

8 3

8 73
78773
6789

8 73
78773

9
22 4

12345674
1

414

41 !4

12223

4223

41"#4

4223

$7%4

5223

243

12223

4223

1223

123

143

12223

4223

5223

123

243

4223

1223

4223

153

4223

1223

2443

243

4223

1223

5223

113

52223

4223

143

4223

52223

5223

123

243

12223

4223

52223

5223

543

243

1
Нижняя граничная частота широкополосной составляющей вибрации
ВГМ не зависит от типа машин и скорости движения. Обычно она составляет
единицы герц. Что касается верхней граничной частоты, то затухание спек
тров, относящихся к движению по жестким трассам, наблюдается на часто
тах 400...600 Гц, а для мягких грунтовых трасс — еще ниже.
Широкополосная составляющая спектра вибрации ВГМ формируется в ре
зультате непрерывного виброударного взаимодействия деталей и узлов ходовой
части и моторнотрансмиссионной установки. На это указывают практически
равномерное распределение дисперсии по частотам и ее квадратическая зависи
мость от скорости движения, которая хорошо аппроксимируется формулой
GШСВ = а + bV2,

(2.19)

где GШСВ — усредненное по частотам и по совокупности опытов значение
уровня спектральной плотности мощности виброускорения, g2 Гц–1; а и b —
эмпирические коэффициенты, характеризующие тип ВГМ, зону установки
приборов, направление действия вибрации по главным осям машины и имею
щие размерности g2 Гц–1 и g2ч2 км–2 Гц–1 соответственно; V — скорость дви
жения, км/ч.
Значения коэффициентов а и b, полученные на основе эксперименталь
ного материала, представлены в таблице 2.1.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

2.4. СТРУКТУРА УЗКОПОЛОСНЫХ КОМПОНЕНТ
ВИБРАЦИИ
Как отмечено, узкополосные компоненты вибрации состав
ляют две группы: одну представляют компоненты, средние частоты которых
зависят от скорости движения, а для второй они от скорости не зависят [5].
Для первой группы математическую модель процесса х(t) можно пред
ставить в виде суммы гармонического сигнала хо(t) частоты nfш и амплитуды
Ат и флюктуационной помехи хш(t), очевидно, тем большей, чем весомее
вклад случайных факторов:
х(t) = Атcos2pnfшt + хш(t).

(2.20)

Флюктуационную помеху будем рассматривать как сосредоточенный
вблизи частоты nfш узкополосный шум, подчиняющийся нормальному зако
ну распределения с дисперсией 12ш и статистически независимый с процес
сом хс(t). Широкополосной части общего спектра вибрации в интервале меж
ду узкополосными составляющими здесь касаться не будем, однако следует
отметить, что его доля в зоне шаговых частот включается в шумовую состав
ляющую хш(t).
Математический аппарат анализа процессов типа (2.20) разработан дос
таточно подробно в работах Б. Р. Левина и С. О. Райса, например в [6].
Воспользуемся той его частью, которая необходима для последующего ана
лиза реальной вибрации: законами распределения мгновенных и пиковых
значений.
Одномерный закон распределения вероятностей пиковых значений (оги
бающей):
2 x2 1 Aт2 3
2 xA 3
x
f1 (x) 4 2 Io 6 2 т 7 exp 6 5
,
(2.21)
282ш 7
8ш 9 8ш
9
где Io(z) — модифицированная функция Бесселя нулевого порядка аргумен
та z. Распределение (2.21) известно, как закон Райса или обобщенный (на
случай присутствия синусоидального сигнала) закон Рэлея. Так как Io(0) = 1,
то при Ат = 0 формула (2.21) обращается в формулу распределения пиковых
A
значений по Рэлею. Если отношение p 1 т значимо, функция Io(z) может
2ш
быть заменена на соответствующее ей приближение, а формула (2.21) —
нормальным законом распределения огибающей со средним значением Ат и
дисперсией 12ш .
С учетом того, что составляющие суммы (2.20) приняты статистически
независимыми, путем обратного преобразования произведения характери
стических функций этих составляющих О. С. Райсом получена интеграль
ная форма выражения одномерного закона мгновенных значений суммы. На
основе интегральной формы найдены в графическом виде частные решения
для случаев р = 0,1, 10, 10 и ¥. Для получения промежуточных значений
при необходимости можно воспользоваться полным аналитическим реше
нием [6]:
34

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

3
4
5 Aт2 6 5 xAт 6
7
Io
Io
8
9
2
2
4 ш
ш
1
8
9,
f1 (x) 2
1
2 6
2 7 A 2 69
8
5
5
A
xA
x
5
6
ш 2
т
т
т
exp
I2k
87 2 (1)k Ik
9
2
4 2ш
2 2ш 9
ш
8 k 21

(2.22)

где Ik(z) — модифицированная функция Бесселя kго порядка аргумента z.
Для анализа реальных виброграмм в узких полосах частот спектра они
были предварительно отфильтрованы таким образом, чтобы значения nfш
попадали в зону пропускания фильтров с полосой 1/3 октавы. По данным
частотного анализа были построены гистограммы пиковых и мгновенных зна
чений узкополосных процессов (в основном для n = 1 и n = 2). При построении
гистограмм распределения пиковых значений отсчет амплитуд производился
в сторону одной полярности (после детектирования) по 10...15 разрядам.
Для гистограмм мгновенных значений использовались 20...26 разрядов в
интервале размаха сигналов.
По гистограммам были определены статистические средние характери
стики случайных величин, а по их значениям произведена соответствующая
нормировка и построены графические зависимости. При нормировке прини
малось во внимание следующее. Гистограммы позволяют определить сред
нее значение mu и дисперсию 221 огибающей; дисперсия шума 12ш не извест
на. Ее можно определить из совместного решения двух выражений:
423 5 242ш (1 6 0,572 ) 8 m32 ;
m3 5 4т

1 F1

18 12 ;1; 8 0,57 2,

(2.23)

где 1F1 (–a; b; g) — вырожденная гипергеометрическая функция [7].
Выраженную гипергеометрическую функцию можно представить через
функцию Бесселя nго порядка от мнимого аргумента:
1 F1

17 12;1; 7 0,5 p 2 8 exp 5 p4 6 3(1 9 0,5 p )I 5 p4 6 9 12 p I 5 p4 64.
2

(2.24)

Используя выражения (2.23) и (2.24), можно получить
N5

1 F1

14 12;1; 4 0,5 p 2 5
2

1 6 0,5 p2

2m3
7(823 6 m32 )

(2.25)

Далее по N находят р и 12ш ; по значению 12ш производят нормировку.
Для удобства используют ряд соотношений между р и N (табл. 2.2).
1 2 3 4 5 6 2 7 8987
12

1342

5312

5342

6312

6342

7312

32 5311112 5311172 53119 2 5316452 5318862 531 872 531

7342

8312

8342

4312

9312

51312

82 5319 52 5351112 5351412 5355112 5355412 5356112

1
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Если р ³ 3,5, можно считать, что
1 F1

13 12 ;1; 3 0,5 p 2 4 0,8 p
2

(2.26)

и, следовательно, mu » Ат и 22ш 3 0,5221 .
С целью повышения точности практических расчетов и удобства их вы
полнения выражение (2.21) целесообразно привести к виду:
f1 (x) 5

2
1 13 x
Ат 4 2
3 xAт 4
3 xAт 4
6
6
6
I
exp
exp
7
8,
o
9
9
9
2
2
2
ш
2 ш

ш
ш
ш

(2.27)

так как при возрастании аргумента показательная функция ехр(–z) быстро
уменьшается, а значение Io(z) увеличивается; произведение ехр(–z) Io(z) ме
нее критично к изменению аргумента z и оно, как и сомножитель, табулиро
вано.
На рисунках 2.17 и 2.18 пунктирными кривыми 1 показаны сглажен
ные гистограммы распределения пиковых значений вертикального ускоре
ния башни танка Т64 в зонах первой (n = 1; V = 20 км/ч) и второй (n = 2;
V = 21,7 км/ч) шаговых частот соответственно. Сплошными кривыми 2 по
казан закон распределения Рэлея (р = 0), а крестиками отмечены отдельные
расчетные значения плотностей распределения, соответствующие обобщен
ному закону (2.21). Расчет по формулам (2.21) или (2.27) выполнен на основе
данных экспериментального распределения (кривые 1 на рис. 2.17 и 2.18).
Как видно их этих примеров, реальные вибропроцессы в узких полосах
первой группы частот по законам распределения пиковых значений сущест
венно отличаются от узкополосных нормальных сигналов (р = 0) и совпада
ют с моделью суммы (2.20). При этом в зоне первой шаговой частоты р = 2,5,
а в зоне второй — р = 4,7.

Рис. 2.17

Рис. 2.18

Гистограмма и закон распределения
пиковых значений ускорения башни
танка Т64 (n = 1, V = 20 км/ч)

Гистограмма и закон распределения
пиковых значений ускорения башни
танка Т64 (n = 2, V = 21,7 км/ч)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12324563717879
6

2747

2 7 2 8 726 67
65

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

579 25 57 2 8 726 67

3777

123455516347

8347

8397

93 7

9 3 5559 347

9347

9397

9347

913455591327

93 7

327

9367

8 3 555813 7

93 7

347

13 555 13 7

347

9367

1
На это указывают и данные таблицы 2.3, в которой представлены значе
ния параметра р для разных шаговых частот и скоростей движения танка
Т64 по бетонной трассе. На малых скоростях движения совпадение с моде
лью (2.20) наблюдается даже при n = 3. Таким образом, регулярная состав
ляющая достаточно хорошо проявляется в законах распределения максиму
мов и дает весомый вклад в суммарный узкополосный процесс (2.20).
Далее рассмотрим, как соответствуют законы распределения мгновен
ных значений узкополосных компонентов первой группы, выделенных пу
тем фильтрации из реальных виброграмм, аналогичным законом распреде
ления для модели в виде суммы гармонического сигнала и нормального шума
(2.20). Обратимся к тем же примерам, что и на рисунках 2.17 и 2.18.
На рисунке 2.19 показаны гистограммы распределения мгновенных зна
чений сигнала в зоне n = 1 (V = 20 км/ч), ее сглаживание (пунктирная кри
вая 1), теоретические кривые 2 и 3 для близлежащего значения p 1 10 и
для р = 0 соответственно. Крестиками отмечены отдельные значения плот
ностей вероятности, подсчитанные по формуле (2.22) для р = 2,5 с учетом
первых трех (k = 3) членов суммы произведения Бесселевых функций. Нор
мирование кривых произведено по статистическому среднеквадратическо
му значению sо отфильтрованного в 1/3октавной полосе процесса. Для кон
троля правильности вычислений по гистограммам мгновенных и пиковых
значений можно воспользоваться соотношением
s о = sш 1 1

р2
.
2

(2.28)

Рис. 2.19

Распределение мгновенных
значений ускорения башни танка
Т64 (n = 1, V = 20 км/ч)

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 2.20

Распределение мгновенных
значений ускорения башни
танка Т64
(n = 2, V = 21,7 км/ч)

Рисунок 2.20 содержит аналогичную информацию для зоны n = 2
(V = 21,7 км/ч) при параметре р = 4,7: пунктирная кривая 1 — результат
сглаживания гистограммы; кривые 2–4 — теоретические законы распреде
ления мгновенных значений для p 1 10, 10 и 0 соответственно. Крестика
ми обозначены результаты расчета по формуле (2.22) для р = 4,7 с учетом
четырех (k = 4) членов суммы вышеназванного произведения.
Как видно из приведенных примеров, распределение мгновенных значе
ний реальных процессов в узких полосах шаговых частот, так же как и
распределение пиковых значений, хорошо удовлетворяет гипотетическим
представлениям об этих процессах в виде суммы гармонического сигнала и
узкополосного шума. Для оценки этой гипотезы был использован критерий
согласия c2. Вероятность того, что разброс статистического ряда и теорети
ческого распределения мгновенных значений случаен, равен 0,33 в случае
р = 2,5 и 0,42 в случае р = 4,7.
Для узкополосных нормальных процессов (р = 0) связь между дисперси
ей 221 огибающей и дисперсией 12ш шума однозначна:

221 3 0,4322ш .
Поэтому для них нет необходимости рассматривать раздельно законы
распределения пиковых и мгновенных значений, чего нельзя сказать о про
цессах в виде суммы (2.20): сведения о распределении пиковых и мгновен
ных значений для них являются независимыми и дополняют друг друга.
К изложенному выше возможен и другой подход. Если утверждение о
наличии периодических составляющих в узких полосах верно, то примене
ние фильтрации с разной шириной полосы пропускания для выделения этих
составляющих должно привести к изменению в соотношениях между мак
симальными хmax и среднеквадратическими значениями sо отфильтрованно
38

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

го процесса. При наличии только гармонического сигнала оно должно со
x
ставлять величину 2, т. е. соотношение max может рассматриваться как
1o
мера близости отфильтрованного сигнала к гармоническому.
Рассмотрим примеры на рисунках 2.21–2.24, где представлены графики
спектральных плотностей мощности вибрации для контрольных точек при
движении танка Т64 по бетонной трассе с различной скоростью. В целом
они представляют собой широкополосные и узкополосные составляющие.
После получения спектров виброграммы были отфильтрованы с помощью
анализатора типа 2120 с относительной шириной полосы пропускания: 23%
(1/3 октавы), 10, 3 и 1%. Фильтры настраивались на средние значения час
тот, соответствующие максимальным значениям спектров в узких полосах.
На выходе фильтров измерялись значения хmax и sо.

Рис. 2.21

Рис. 2.22

Спектр продольного ускорения крыши
корпуса танка Т64 справа от
механикаводителя (V = 56 км/ч)

Спектр вертикального ускорения
башни танка Т64 справа
(V = 17,5 км/ч)

Рис. 2.23

Рис. 2.24

Спектр вертикального ускорения
башни танка Т64 справа
(V = 38 км/ч)

Спектр вертикального ускорения
башни танка Т64 справа
(V = 50 км/ч)

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

1234563768
7348

123

9 78

! 638" 242 8
494434 84#
2 6 8$8

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

34 872 7788 49443842 78
96 4 8 998
18

7 73 894489 49 37872
%&8

'(8

88
'8

56557

897

56557

5 97

5657

565 7

5 97

565 7

5 7

5 87

55 7

56587

1234563768
7348

123

89
14 24

* 242 8$8

7
7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

78
34 872 7788 49443842 78
4 8 9987857 4494434 87) 778
7 73 894489 49 37872

%&8

'(8

8 87

8 7

8 97

56557

596665 7

56587

596665 7

8 87

8 57

8 7

5 7

5657

596665 7

8 7

8 87

85 7

8 57

565 7

8 7

8 87

565 7

8 87

8 97

565 7

597

8 7

5 7

1
Результаты частотного анализа представлены в таблице 2.4 в виде значе
x
ний отношения max для шаговых или кратных частот.
1o
Как видно из табличных данных, для всех значений частот узкополос
xmax
ных составляющих отфильтрованных процессов отношение 1 тем мень
o
ше, чем у´же полоса анализа. При относительной однопроцентной полосе
x
значения max составляют 1,45...1,75, что близко к значению 2, харак
1o
терному для гармонического процесса.
Аналогичным исследованиям (законы распределения мгновенных зна
xmax
чений, зависимость отношения 1
от частотной полосы фильтрации)
o
подвергались также узкополосные составляющие спектров второй группы
(рис. 2.22–2.24), а также некоторые участки широкополосных составляю
щих, где нет доминирующих компонент вибрации (рис. 2.21). Узкополос
ные составляющие второй группы соответствуют собственным колебаниям
конструкции ВГМ. Так, зона частот 260...265 Гц на рисунках 2.22–2.24 со
ответствует собственным частотам изгибных колебаний верха башни танка.
xmax
Выборка результатов измерения отношений 1 представлена в таблице 2.5.
o
40

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Полученные в результате исследований характер законов распределения
мгновенных значений (по критерию согласия c2 вероятность случайного раз
броса статистических рядов и теоретического нормального распределения
x
составила 0,26...0,45) и значения отношения max 1 2,9...4,1 убеждают в
2o
том, что это процессы, близкие к нормальным.

2.5. ОБОБЩЕННЫЕ СПЕКТРЫ
УЗКОПОЛОСНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ
ВИБРАЦИИ
Выше дана оценка тому, каких предельных значений мо
гут достигать узкополосные составляющие вибрации первой группы (см.
рис. 2.15). С учетом представления о том, какого уровня могут достигать
составляющие второй группы при совпадении их частот с шаговыми часто
тами, можно построить огибающую суммарного проявления узкополосных
составляющих обеих групп.
Чтобы построить огибающую для башен ВГМ (рис. 2.25), необходимо
воспользоваться кривой 2 на рисунке 2.15. Так как для них узкополосные
составляющие второй группы проявляются в частотных зонах 20...40, 60...70
и выше 200 Гц, был произведен расчет предельных значений среднеквадра
тических ускорений с учетом того, что в этих зонах происходит совпадение
собственных частот башен и шаговых частот возмущения.

Рис. 2.25

Огибающая ускорения
башни ВГМ

Рис. 2.26

Огибающая ускорения
корпуса ВГМ
(кроме БМП)

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Для корпусов ВГМ, кроме БМП, аналогичная огибающая представлена
на рисунке 2.26: использована кривая 1 на рисунке 2.15; учтены низкочас
тотная зона 20...50 Гц (как проявление взаимодействия башни и корпуса
через погонное устройство) и зона собственных частот изгибных колебаний
выше 120 Гц для различных частей корпуса, кроме днища. Спектр собствен
ных колебаний днища достаточно насыщен в диапазоне частот выше 50 Гц,
а уровень широкополосной составляющей высокий. Хотя для днища также
характерны аналогичные общие закономерности в структуре вибропроцес
сов, количественные соотношения энергии узкополосных составляющих
обеих групп и широкополосной составляющей указывают на преобладание
последней, в связи с чем вибронагруженность днища танков можно характе
ризовать только широкополосной составляющей.
Корпус БМП обладает, как и днище танков, широким спектром собствен
ных частот изгибных колебаний (от 50 Гц и выше). С учетом совместного
проявления узкополосных составляющих первой и второй групп для него
огибающая ускорения представлена на рисунке 2.27.

Рис. 2.27

Огибающая ускорения корпуса
БМП

Следует иметь в виду, что приведенные характеристики вибронагруже
ния в равной степени относятся ко всем направлениям измерений — верти
кальному, продольному и поперечному.
Наличие данных для широкополосной составляющей вибрации (табл. 2.1)
и возможность определения ее спектра по формуле G = а + bV2 позволяют, с
учетом огибающих на рисунке 2.15, производить расчеты ожидаемых спек
тров вибрации для любой скорости движения ВГМ.
Рассмотрим это на конкретном примере для борта танка Т80 (попереч
ное направление) при движении по бетонной трассе со скоростями 25 и
40 км/ч. При известном шаге гусеницы танка lтр = 0,164 м для V = 25 км/ч,
fш = 42,5 Гц и 2fш = 85 Гц. Из графика на рисунке 2.15 для частоты 42,5 Гц
среднеквадратическое значение узкополосной компоненты составит 0,75 g,
а для частоты 85 Гц — 1,25 g. Если значения Df принять равным 14 Гц (ши
рина узкополосной составляющей), спектральная плотность мощности уско
рения для fш составляет 0,04g2 Гц–1, а для 2fш — 0,11g2 Гц–1. Табличные
значения коэффициентов для бортового листа танка Т80 в поперечном на
правлении равны 200×10–5 и 1,2×10–5 соответственно. Тогда спектр широко
полосной составляющей будет
GШСВ = (200 + 1,2×252)10–5 = 0,01g2 Гц–1.
42

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 2.28

Расчетные спектры ускорения борта при движении танка Т80
(поперечное направление):
1 — V = 25 км/ч; 2 — V = 40 км/ч.

Суммарный спектр будет выглядеть так, как показано на рисунке 2.28
пунктирной огибающей. Для скорости 40 км/ч огибающая спектра рассчи
тана аналогичным образом и показана на этом рисунке сплошной линией.
Таким образом накопленный массив экспериментальных данных позво
ляет охарактеризовать вибронагруженность практически любой зоны уста
новки оборудования ВГМ при движении по трассам с твердым основанием с
заданной скоростью. Для грунтовых трасс интенсивность вибровоздействий
в 1,5 раза, а для бездорожья — в 2 раза ниже, чем для трасс с твердым осно
ванием или покрытием.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

ГЛАВА

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
ВИБРАЦИИ И УДАРОВ

3.1. ИЗМЕРЕНИЯ

ермины «измерение вибрации», «измерение ударов» и т. д.
являются условными, так как под ними понимают не собственно измерение
процессов, что не имеет смысла, а измерение, регистрацию и анализ харак
теризующих их величин. Так, для вибрации и ударов это кинематические
величины: перемещение, скорость, ускорение, резкость и т. д. Однако в
силу лаконичности эти термины широко распространены в технической ли
тературе.
Процесс измерения неэлектрических величин содержит три операции.
1. Преобразование измеряемой величины в другую физическую величи
ну, более удобную для измерения и называемую вторичной. Прибор или
часть прибора, осуществляющие это преобразование, называют сенсором,
первичным преобразователем или просто датчиком.
2. Измерение вторичной физической величины, т. е. величины, требую
щей обработки данных от первичного преобразователя.
3. Регистрация результатов измерения.
Во многих случаях необходимо включать операцию согласования между
собой приборов, производящих указанные три операции. Для этого служат
устройства, имеющие на входе и выходе сигналы одинаковой физической
природы и изменяющиеся по одинаковым законам, но в разном масштабе.
Их называют масштабными измерительными преобразователями или согла
сующими устройствами.
В процессе измерения требуется проведение гармонического, спектраль
ного, корреляционного и других видов анализа. В этом случае необходимы
дополнительные операции и средства воспроизведения ранее записанной
информации, воспроизведение и регистрация сигналов анализирующих
приборов.
Правильному построению схем измерений и выбору средств для их осу
ществления в конкретных условиях эксперимента способствуют хорошие
знания технических характеристик и эксплуатационных свойств исполь
зуемой аппаратуры. Эти сведения достаточно полно содержатся в техниче
44

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ских описаниях, каталогах научнотехнической и справочной литературе,
например в [8].
Основные положения экспериментального исследования вибрационной
и ударной нагруженности ВГМ регламентированы ГОСТ РВ 2350001. Этим
стандартом устанавливается методика определения стабильных и импульс
ных шумов, вибрационных и ударных ускорений на стоянке, при движении
ВГМ и стрельбе из штатного оружия. Типовая последовательность операций
при подготовке и проведении измерений заключается: в анализе объекта
исследований; характеристике трасс, режимов движения и работы объекта;
определении объема исследований; выборе измерительной аппаратуры; раз
работке программы и проведении самих измерений.
Определенные трудности могут возникать при оценке объема исследова
ний. Он должен быть достаточным для получения статистических характе
ристик действующих нагрузок с требуемой точностью. Формально для полу
чения необходимой точности результатов измерения должны проводиться
не на одном экземпляре машины, а на n экземплярах. Величина n зависит от
допустимого отклонения случайной величины, а также от доверительной
вероятности, характеризующей вероятность попадания случайной величи
ны (результат одного опыта) в некоторый заранее назначенный интервал
значений, характеризующий не отдельный экземпляр, а целую их совокуп
ность (партию). Например, при желаемой точности измерений 20% и задан
ной вероятности 0,9 требуемое количество экземпляров машин n ³ 48 [9].
На практике исследования проводятся на одномдвух экземплярах ВГМ
при неоднократно повторяемых основных режимах работы. Сокращения
объема исследований можно достичь при использовании априорной инфор
мации о машине, зонировании с учетом передаточных функций и т. п. Имею
щиеся в литературе рекомендации о достаточности проведения измерений
на максимальной Vmax и (0,6...0,8) Vmax скоростях движения не всегда оправ
даны: при наличии резонансных явлений в конструкции не трудно пропус
тить состояние ее наибольшей вибронагруженности. Шаг по скорости дви
жения должен составлять 5 км/ч.
При движении по твердым трассам достигается наибольший уровень
вибрации. Подготовка таких трасс для работы заключается в устранении
на них грязи и наледи. Их длина должна обеспечивать движение машины

Рис. 3.1

Расстановка препятствий
на бетонной трассе

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

с поддержанием постоянной максимальной скорости не менее 15 с. Для из
мерения ударных ускорений при движении бетонная трасса оборудуется спе
циальными металлическими препятствиями (рис. 3.1) синусоидального про
филя, длина которых L и шаг расстановки А должны обеспечивать пробитие
передних или задних подвесок ВГМ (В — ширина колеи) [2].
Для оценки вертикальных ускорений на рабочих местах экипажа ис
пользуют участки грунтовой трассы после ее нивелирования и уплотнитель
ной обкатки. Продольный профиль трассы с разной интенсивностью форми
руется в результате многократного прохождения по ней однотипных машин.

3.2. ОБРАБОТКА ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Все наблюдаемые процессы, присущие физическим явлени
ям, принято классифицировать как детерминированные и случайные. Виб
рация ВГМ относится к случайным процессам (СП). Для нее наиболее важ
ными являются следующие статистические функции:
§ среднее значение СП;
§ среднее значение квадрата СП;
§ плотность распределения мгновенных значений СП;
§ корреляционная функция СП;
§ спектральная плотность мощности (энергии) СП.
После получения измерительной информации и первичной ее обработки
(уточнение масштабов, устранение промахов и т. д.) процессы анализируют.
Для этих целей используется аналоговая или цифровая аппаратура.
3.2.1. АНАЛОГОВЫЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ

Оценка среднего значения СП находится путем осреднения мгновенных
значений СП в пределах времени анализа Т:
Т

xср 1

1
х(t)dt.
Т 20

(3.1)

Эта операция осуществляется с помощью вольтметра постоянного тока, в
котором осреднение может выполняться двумя способами. В первом случае
сигнал поступает на интегратор (операционный усилитель с емкостной об
ратной связью), в котором после деления на интервал Т вычисляется оценка
осредненного значения СП. Во втором — сигнал подается на цепочку из трех
четырех RСфильтров нижних частот, на выходе которой получают непре
рывные оценки среднего значения во времени.
Среднее значение квадрата СП оценивается как
Т

2 1
x 2 1 22x 3 xср

1 2
х (t)dt,
Т 40

(3.2)

т. е. возводят в квадрат мгновенные значения СП и осредняют квадраты
мгновенных значений в пределах интервала Т. Эти операции выполняют с
помощью вольтметра средних квадратических значений, у которого измери
46

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

тельный детектор имеет квадратическую вольтамперную характеристику.
Возведенное в квадрат напряжение определяется либо RCфильтром, либо
интегратором. Для xср 1 0, что характерно для стационарной вибрации ВГМ,
показания такого вольтметра, откалиброванного соответствующим образом
по гармоническому сигналу, будут соответствовать оценке стандарта 1x .
Плотность распределения мгновенных значений СП оценивают по фор
муле
Т
p( x ) 1 х ,
(3.3)
ТW
где Тх — промежуток времени, в течение которого значение сигнала х(t)
находится в пределах узкого интервала величин напряжения шириной W с
центральным значением напряжения X. При этом последовательность опе
раций выглядит следующим образом:
1) проводят амплитудную фильтрацию сигнала, пропуская его через уз
кий «коридор» напряжения W, у которого центральное значение напряже
ния X смещается последовательно от минимального до максимального зна
чений после завершения фильтрации в предыдущем «коридоре». Возможна
фильтрация параллельно по всем «коридорам», на которые разбит входной
сигнал;
2) измеряют суммарное время пребывания значений сигнала в пределах
данного «коридора» (с помощью счетчика тактовых импульсов) и осредняют
его по времени Т с помощью интегратора или RCфильтров;
3) осуществляют деление на ширину W «коридора» путем соответствую
щей калибровки шкалы.
Корреляционную функцию оценивают по формуле
Т

Kx (1) 2

1
х(t)х(t 3 1)dt,
Т 40

(3.4)

выполняя следующие операции:
§ смещают сигнал на время t (с помощью линии задержки или магнитной
записи с регулируемой величиной сдвига между записью и воспроизведе
нием);
§ в некоторый момент времени умножают (с помощью множительного
устройства) сигнал на значение сигнала в момент времени, сдвинутый
назад на t;
§ осредняют мгновенные значения полученного произведения сигналов в
пределах интервала Т (с помощью интегратора или RCфильтров).
Для вычисления корреляционной функции подобным образом и построе
ния графика существуют корреляторы (коррелометры).
Спектральная плотность мощности Gx (f) (распределение дисперсий по
Т
частоте) СП равна
1
G x (f ) 1
х2 (t, fсг , В)dt,
В 2 Т 30
(3.5)
где х(f, fсг, В) — часть процесса х(t) на выходе узкополосного фильтра с
полосой пропускания В, Гц на уровне спада 3 дБ и центральной (среднегео
метрической) частотой fсг, Гц.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Последовательность операций:
§ фильтруют СП по частоте узкополосным фильтром с полосой пропус
кания В, Гц и гетеродинным преобразователем центральной частоты
fсг, Гц;
§ возводят в квадрат мгновенные значения отфильтрованного сигнала по
схеме вольтметра средних квадратических значений;
§ осредняют возведенные в квадрат мгновенные значения в интервале вре
мени Т с помощью интегратора или RCфильтров;
§ полученное среднее значение делят на ширину полосы пропускания (учи
тывают калибровочным коэффициентом).
По мере изменения центральной частоты fсг узкополосного фильтра по
лучают график энергетического спектра Gx (f) в зависимости от частоты.
Часто применяют узкополосные фильтры, образующие так называемую гре
бенку для одновременного (параллельного) анализа спектральной плотно
сти во всем интересующем диапазоне частот.
3.2.2. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА

Представление реализации вибрационного процесса в дискретном виде и
разработанные процедуры обращения с дискретными рядами позволяют су
щественно увеличивать объемы обработки, усложнять ее задачи, осуществ
лять анализ и обработку информации в реальном времени. Получение стати
стических характеристик СП при цифровых методах анализа основано на
использовании быстрого преобразования Фурье (БПФ), при котором в срав
нении с дискретным преобразованием Фурье существенно (на порядок) со
кращается количество вычислительных операций [8].
На базе БПФ разработаны различные программы статистических вы
числений и анализа СП и созданы устройства и системы сбора данных и их
обработки (анализаторы). Для примера можно указать двухканальные ана
лизаторы моделей 2032 и 2034 фирмы «Брюль и Къер», содержащие по два
процессора, осуществляющие БПФ и подробную обработку информации с
выводом на экран электроннолучевой трубки в режиме ее обновления в
частотном диапазоне 1,6...25 600 Гц. Модульные анализаторы спектра яв
ляются составной частью системы многофункционального анализатора типа
РULSE и представляют универсальную систему для формирования единой
платформы поддержки многочисленных виброакустических приборов этой
фирмы.
Из отечественных разработок представляют интерес устройства сбо
ра и обработки аналоговой и цифровой информации центра АЦП «РШ»
(Москва).
Предприятие «Электронные технологии и метрологические системы» (на
базе СКБ ГП ВНИИФТРИ) выпускает различные модули и устройства, на
основе которых создаются системы сбора и обработки аналоговой и цифро
вой информации, обеспеченные пакетом программ цифровой обработки сиг
налов.
48

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

3.2.3. ОБРАБОТКА УДАРНЫХ ПРОЦЕССОВ

Многообразие задач, связанных с изучением и использованием экспери
ментальных данных по измерению ударных процессов ВГМ, определяет широ
кий набор методик их обработки: по спектру удара (описание удара в зависимо
сти от присущих ему свойств во времени или через его частотные характери
стики); по ударному спектру (описание удара по его влиянию на максимальную
реакцию конструкции, например колебательного звена второго порядка с на
бором собственных частот); по форме аналоговой записи удара и т. д.
Ударное ускорение является непериодической функцией, которую мож
но рассматривать как результат наложения синусоидальных составляющих,
каждая из которых имеет свою амплитуду и фазу. Это представление явля
ется спектром Фурье как непрерывной функции частоты [10]. Использова
нию ударных спектров и методам их получения посвящена часть материала
главы 6.
Зарегистрированный во времени процесс удара является исходным (пер
вичным) материалом, пригодным не только для получения спектров. В свя
зи с этим возникает необходимость давать ему графическое описание. При
этом определению подлежат:
§ импульсная составляющая длительностью tи и амплитудой импульса Аи;
§ максимальные ускорения наложенных колебаний Аmi с частотами fi;
§ коэффициент наложенных колебаний Kнк;
§ максимальная амплитуда АmS ударного ускорения;
§ время действия Т ударного ускорения на уровне ± 0,1 АmS.
Такую обработку выполняют методом огибающих [11]. Он состоит в сгла
живании мгновенных значений ударного ускорения путем плавного соеди
нения ряда точек, представляющих собой центры прямоугольников, постро

Рис. 3.2

Обработка осциллограммы ударного процесса,
содержащего импульсную составляющую
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 3.3

Обработка осциллограммы ударного процесса,
содержащего затухающие составляющие

енных на соседних экстремальных значениях ускорений. Для первого пря
моугольника используют точку, принятую за начало координат.
При наличии в записанном процессе импульсной составляющей определя
ют ее длительность tи, амплитуду Аи и коэффициент наложенных колебаний:
n

Kнк 2 1 | 3Аi |/(2 Аm 1 ),

(3.6)

где | dАi | — абсолютные отклонения ударного ускорения от его сглаженных
значений в экстремальных точках соответственно (рис. 3.2).
При отсутствии импульсной составляющей аналогично выделяют зату
хающие частотные составляющие с максимальными амплитудами Аm1, Аm2
и т. д. и соответствующими им периодами Т1, Т2 и т. д. (рис. 3.3).
Независимо от структуры ударного процесса указывают длительность
его действия Т и максимальное ускорение АmS.

3.3. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ И ИХ ОЦЕНКА
3.3.1. ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ
И РЕЗУЛЬТАТА ИЗМЕРЕНИЯ

Для оценки достоверности измерений необходимо, чтобы
результаты сопровождались оценками погрешностей измерений.
Основные виды погрешностей, которые оценивают при измерениях [12]:
1) абсолютная — погрешность, выраженная в единицах измеряемой ве
личины;
50

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

2) относительная — отношение абсолютной погрешности к истинному
или приближающемуся к нему действительному значению измеряемой ве
личины;
3) случайная — погрешность процесса, не поддающаяся точному учету
(здесь широко используют методы математической статистики);
4) систематическая — постоянно действующая или закономерно изме
няющаяся погрешность;
5) статическая — погрешность, не изменяющаяся во времени и связан
ная с измерениями процесса с неизменными характеристиками (парамет
рами);
6) динамическая — погрешность, изменяющаяся во времени и связанная
с измерениями процесса с переменными характеристиками.
Эти погрешности обычно оценивают при испытаниях изделий, оценке их
качества, эффективности, надежности и соответствия техническому зада
нию или другой нормативнотехнической документации.
Составляющими погрешности метода оценки параметров механоакусти
ческих процессов являются погрешность средств контроля и погрешность
результата измерения.
Погрешность средств контроля определяется по их основной погрешно
сти, приводимой в описаниях и паспортах на эти средства, а погрешность
результата измерения — путем суммирования трех групп частных случай
ных погрешностей.
В первую группу входят систематические погрешности, не зависящие от
уровня измеряемой величины а, при выражении их в относительной форме.
Их сумма определяется алгебраически: dS = Sdi, где i — количество учиты
ваемых факторов. Наиболее значимыми из них являются: нелинейность гра
дуировочной характеристики, неравномерность частотной характеристики
на низких и высоких частотах, влияние температуры на чувствительность
первичного преобразователя, отклонение рабочей точки от уровня в середи
не рабочего частотного диапазона, колебания напряжения питания, если
оно контролируется.
Во вторую группу включают средние квадратические значения случай
ных составляющих погрешностей, не зависящих от уровня измеряемой ве
личины а и выраженных в ее единицах. С учетом взаимной независимости
их сумма 2 1 3 212 4 222 4 ...22m , где m — количество учитываемых факторов.
Наиболее значимые из них: влияние наводок, взаимовлияние измеритель
ных каналов средств контроля, микрофонный эффект акселерометра, вибра
ционный эффект микрофона, влияние акустического давления на средства
контроля.
Третью группу составляют средние квадратические значения частных
случайных погрешностей, не зависящих от уровня измеряемой величины а
и выраженных в относительной форме. С учетом взаимонезависимости их
сумма 2ч 1 3 2ч12 4 2ч22 4 ...22чk , где k — количество учитываемых факторов.
Наиболее значимые из них: паспортная погрешность градуирования первич
ного преобразователя и нестабильность его чувствительности во времени,
кабельный эффект, нелинейность амплитудной характеристики, влияние
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

неизмеряемых компонент, температурная погрешность первичного преоб
разователя, неоднородность вибрационного или акустического поля в зоне
контроля, неточность ориентации оси чувствительности датчика, погреш
ность градуирования, клирфактор тестового сигнала при градуировании,
основная погрешность средств контроля при градуировании.
Суммарная погрешность результата измерения определяется:
§ по абсолютной форме

2 3 а41 5 3 421 6 а2 42ч,1 ;
§ по относительной форме
3 ч 4 21 5 3

221
а2

6 22ч,1 .

Значения частных случайных погрешностей результата конкретного из
мерения могут быть получены по паспортным данным на первичные преоб
разователи, усилительносогласующие и регистрирующие блоки, а также
рассчитаны по формулам, приведенным в специальной литературе по метро
логии и средствам измерений [12]. Подробный перечень значимых частных
случайных погрешностей содержится в ГОСТ РВ 2350001.
К числу общих путей уменьшения систематических погрешностей отно
сят: регулярную поверку средств измерений в соответствии с действующим
в стране регламентом; выбор средств измерений, наиболее соответствующих
задачам измерительного эксперимента (рис. 3.4); использование цифровой
техники при измерениях и автоматической обработке результатов измере
ний; совершенствование методов контроля параметров внешних воздейст
вий и ряд других путей.

Рис. 3.4

Номограмма для выбора рабочего
диапазона частот аппаратуры при
измерениях ударных процессов:
_____

— верхняя граничная частота fв
при амплитудной погрешности 5%, Гц;
— верхняя граничная частота fв при
амплитудной погрешности 10%, Гц; –
– – — нижняя граничная частота fн
при амплитудной погрешности 5%, Гц;
– × – × – — нижняя граничная частота fн
при амплитудной погрешности 10%, Гц;
f — частота, Гц; tи — длительность им
пульса ударного ускорения, мс.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

При пользовании графиками на рисунке 3.4 соблюдается последователь
ность:
§ задают интервал ожидаемых значений длительности tи импульсной со
ставляющей ударного ускорения в миллисекундах;
§ вычисляют десятичные логарифмы для крайних значений заданного
интервала длительностей и отмечают их точками на шкале lg tи;
§ проводят через эти точки вертикальные линии до пересечения с наклон
ными линиями и по шкале lg f отсчитывают значения десятичных лога
рифмов верхних fв и нижних fн частот требуемого рабочего частотного
диапазона аппаратуры при заданной погрешности измерения (5% —
сплошные линии; 10% — пунктирные линии);
§ по значениям десятичных логарифмов вычисляют сами граничные час
тоты fн и fв в герцах.
Нижняя граничная частота fн, определенная для наибольшего значения
заданного интервала длительностей, и верхняя граничная частота fв, опре
деленная для наименьшего значения интервала длительностей, составляют,
таким образом, требуемый рабочий частотный диапазон fн ... fв аппаратуры.
3.3.2. ОЦЕНКА СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ
МОЩНОСТИ СЛУЧАЙНОЙ ВИБРАЦИИ

При визуальной оценке полученных реализаций вибрации вначале ис
ключают недостоверные данные путем сравнения предварительно вычис
ленных дисперсий в группах однородных процессов. На основе априорной
информации о характере вибрации предварительно определяют вид его ма
тематической модели, который уточняют на втором этапе.
Оценка характеристик случайного вибрационного процесса (СВП) вы
полняется по сглаженным периодограммам. По их характеру в группе одно
родных реализаций СВП принимается решение о виде математической моде
ли процесса.
Периодограмма S(w) является первичной оценкой спектральной мощно
сти СВП и вычисляется как
1
S(1) 2 C3t | Fq (1)|2 ,
(3.7)
N
где N — количество чисел в реализации (размерность); Fq(w) — дискретное
преобразование Фурье реализации; С — постоянный коэффициент, завися
щий от конкретного преобразования Фурье; Dt — шаг временной дискрети
зации реализации; w = KDw, Dw — шаг дискретизации на частотной шкале
периодограммы, K = 0, 1, 2, ..., m.
Верхнее значение частоты на шкале частот периодограммы вычисляют
как wс = mDw и выбирают в 2...2,5 раза больше граничной частоты wг спек
тральной плотности мощности СВП. Частота wг определяет диапазон, за пре
делами которого колебательная мощность СВП составляет не более 10% от
ее полной мощности.
Частота wг первоначально определяется исходя из природы СВП и рабо
чего частотного диапазона средств контроля. В дальнейшем значения wг и wс
могут уточняться на основе анализа периодограмм.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Шаг дискретизации по времени:
2t 3

1
1
3
,
4c 2fc

(3.8)

а размерность реализации
Т
N 3 ent 15 26 4 1,
8 7t 9

(3.9)

N
N
где еnt 13 24 — целая часть числа 13 24 ; Т — длительность реализации, с.
6 5t 7
6 5t 7
Минимальное значение Т выбирается по нижней граничной частоте fн
СВП:

Т ³ 10fн–1.
Шаг дискретизации на шкале частот вычисляется по формуле
21
23 4
, рад/с
(3.10)
5Т
или
1
1f 2
, Гц,
(3.11)
3Т
где a — коэффициент, зависящий от степени сглаживания периодограммы.
Из ряда рекомендуемых значений a = 0,5; 0,25; 0,125 и 0,0625 для ВГМ
принимают a = 0,125 (значение a = 1 соответствует несглаженной периодо
грамме).
Сглаживание периодограммы выполняется путем процедуры последова
тельных вычислений:
S (0) = 0,54S(0) + 0,46S(Dw);

S (2Dw) = 0,54S(2Dw) + 0,23S(Dw) + 0,23S(3Dw);
S (2jDw) = 0,54S(j2Dw) + 0,23S[(2j – 1)Dw] + 0,23S[(2j + 1)Dw]; (3.12)

...

1 N2 562 7 0,54S 1 N2 562 8 0,23S 31 N2 9 12 564 8 0,23S 31 N2 8 12 564;
N
3 N
4
3 N
4
3 N
4
S 1 5 12 67 8 0,54S 1 5 12 67 9 0,23S 1 5 22 67 9 0,23S 1 672,
2
2
2
2
S

N
.
2
Однократное выполнение этой процедуры сглаживает периодограмму с
a = 0,5, двукратное — 0,25, трехкратное — 0,125 и т. д. На каждом шаге
сглаживания количество ординат периодограммы уменьшается вдвое, а шаг
шкалы частот вдвое возрастает.
Дальнейшая обработка производится в зависимости от анализа экстре
мальных значений (пиков) сглаженной периодограммы. При этом проверя

где S (jDw) — сглаженная периодограмма; j = 0, 1, 2, ...,

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ется гипотеза о соответствии процесса стационарному СВП против альтерна
тивных гипотез о его соответствии другим моделям. Если гипотеза стацио
нарности не отвергается, на этом второй этап обработки завершается.
Достоверность расчета спектральной плотности мощности СВП цифро
вым способом определяется по величине доверительного интервала g:
0,95 £ g £ F / D £ 1,05, где D — дисперсия СВП. Значение F определяют по
формуле
3 S 5 Sm m 11 4
5
F 28 0
Sj 9 67,
(3.13)
8
9
2
j 21
где S0, Sj и Sm — ординаты сглаженной периодограммы для нижнего, теку
щего и верхнего значений шкалы частот периодограммы; m — номер орди
наты, соответствующей верхнему значению шкалы частот периодограммы.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

ГЛАВА

ГЛАВА 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ЭКИПАЖ ПРИ ДВИЖЕНИИ
И СТРЕЛЬБЕ

4.1. ОБ УТОЧНЕНИИ НОРМ
МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
НА ЭКИПАЖ

еханические воздействия на экипаж при движении ВГМ
затрудняют управление, приводят к снижению скорости движения и эффек
тивности стрельбы изза ошибок наведения и прицеливания, ухудшают усло
вия поиска цели и слежения за ней и т. п.
Одним из основных факторов, определяющих функциональное состояние
членов экипажа, является уровень вертикальных возмущений рабочих мест в
диапазоне частот ниже 30 Гц. Он регламентируется стандартом ГОСТ В 21951,
в котором установлены предельно допустимые средние квадратические зна
чения (ПДЗ) виброскоростей в октавных полосах частот 1,4...2,8 Гц и выше,
что не в полной мере отражает их спектральный характер при движении
машин по типовым грунтовым трассам. В этом стандарте в качестве основ
ной величины принята виброскорость с допустимым пересчетом в вибро
ускорение. Следует отметить, что в его аналогах [13–15] ПДЗ заданы в еди
ницах виброускорения, так как измерительные приборы ориентированы пре
имущественно на измерение виброускорений. При случайном характере
воздействий пересчет измеренных данных в нормируемую размерность мс–1
становится некорректным.
В упомянутых выше стандартах не оговариваются условия проведения
измерений (скорость движения, профиль трассы и методика ее подготовки
и т. д.), от которых зависят значения оцениваемых величин.
Введенный с 01.01.2009 г. стандарт ГОСТ РВ 2350001 восполняет этот
пробел. Он содержит процедуру подготовки трасс и соответствующую мето
дику измерения вертикальных ускорений рабочих мест экипажа. В стандар
те закреплены апробированные в отрасли типы грунтовых трасс с различной
интенсивностью Áб профиля, характеризующей степень неровности поверх
ности:
1H 2
2б 3
,
(4.1)
41
где Н и l — средняя высота (см) и длина (м) неровностей соответственно.
56

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Они подразделены на трассы с
большой (рис. 4.1а),
средней
(рис. 4.1б) и малой (рис. 4.1в) ин
тенсивностями профиля. Им соот
ветствуют значения Áб и скорости
движения ВГМ, которые необхо
димо соблюдать при проведении
измерений (табл. 4.1).
Трассы должны иметь плот
ную, накатанную машинами по
верхность, для получения стабиль
ных результатов измерений. На
этапе их выбора намечают прямо
линейные участки без заметных
подъемов и спусков с разными
(случайными) значениями высот
неровностей. По ограниченному
количеству измерения высот Н и
длин l неровностей получают их
усредненные (средние арифмети
ческие) значения и подсчитывают
приближенное значение интенсив
ности профиля. В случае соответ
ствия полученного значения одно
му из табличных проводят оценку
параметров участка в полном объ
еме либо выбирают новый участок.
Длина окончательно выбираемо
го участка должна быть не менее
300 м. Оценку параметров профи
ля участка в полном объеме про
изводят с помощью профилогра
фа или вручную по методике ГОСТ
РВ 2350001.
Испытания различных типов
ВГМ, проведенные с целью уточ
нения спектрального состава низ
кочастотных ускорений рабочих
1232456378574295328897984 3 856 9

в
Рис. 4.1

Трассы с большой (а), средней (б)
и малой (в) интенсивностью
микропрофиля
76793793

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

6 677976367 9

5687 859119
822349

4 3 859 7679
42349

6751575

8951575

445

951575

3245

8951575

951575

79532889

5
345

123245

1
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 4.2

Спектральная плотность
низкочастотных
вертикальных ускорений,
измеренных на сиденье
водителя:
1 — танк Т64, V = 36 км/ч при
Áб = 6 см2/м; 2 — танк Т80, V =
= 36,7 км/ч при Áб = 7 см2/м; 3 —
танк Т72, V = 34,7 км/ч при
Á б = 6 см2/м.

мест экипажа, показали [16], что интенсивность колебаний зависит от типа
машины, скорости их движения и интенсивности микропрофиля Áб. Однако
зона максимальной энергии колебаний в контрольных точках в основном
стабильна и сосредоточена в частотной области 0,5...1,5 Гц. Это хорошо вид
но на рисунке 4.2, где представлены типовые графики спектральной плотно
сти G мощности вертикальных колебаний, измеренных на сиденье механи
каводителя (на примере обработки результатов измерения при движении
танков по участкам грунтовой трассы с малой интенсивностью профиля не
ровностей).
Из полученных в результате испытаний материалов следует, что форми
ровать ПДЗ вибровоздействий для ВГМ без учета указанной интенсивной
зоны колебаний неправомерно. Данные о ПДЗ в стандарте ГОСТ В 21951
должны быть дополнены соответствующими сведениями для октавы с час
тотным диапазоном 0,88...1,4, а ПДЗ вибровоздействий представлены в раз
мерности мс–2, т. е. в единицах виброускорения.

4.2. ОПЫТ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ
ВИБРОНАГРУЖЕННОСТИ ТАНКА
С РАЗЛИЧНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ ГУСЕНИЦ
Ходовая часть в танке является наиболее консервативной.
Изза высокой нагруженности, жестких требований к надежности и ресурсу
она менее всего подвергается конструктивным изменениям. Поэтому модер
низация отдельных узлов или новые конструктивные разработки сопровож
даются их всесторонними длительными испытаниями в стендовых и ходовых
58

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

условиях с сопоставлением результатов с серийными образцами. Иногда ре
зультаты сравнительной оценки конструкций бывают неоднозначными.
Так произошло при попытке заменить в гусеницах танка Т64 составные
траки цельнометаллическими траками, имеющими 5 или 7 проушин.
Благодаря простоте и технологичности цельнометаллических траков
планировалась организация их конвейерного производства с существенным
снижением трудозатрат. Однако уже в начале ходовых испытаний на грун
товых трассах механикиводители обратили внимание на существенные раз
личия вибраций органов управления: в танках с опытными гусеницами они
оценивали их как беспокоящие. В результате медицинских исследований,
проведенных в ходе многочасовых пробегов, были отмечены случаи онеме
ния пальцев рук и повышения их температуры у механиковводителей. Воз
никла необходимость в объективной сравнительной оценке вибронагружен
ности танка с опытными и серийными гусеницами.
Такая оценка была проведена по результатам испытаний танка на бетон
ной и щебеночной трассах.
Предполагалось, что испытания на бетонной трассе, как это регламенти
руется нормативной документацией, позволят не только обеспечить макси
мальный уровень вибронагруженности танка и сопоставимость результатов
сравнительных испытаний серийных и опытных гусениц, но и прояснить
причину возникших нареканий на опытные гусеницы. Однако по их резуль
татам было сделано заключение, что вибрационное состояние танка с опыт
ными и серийными гусеницами практически одинаковое и существенных
изменений этого состояния опытные гусеницы не вносят. Такое заключение
привело к необходимости продолжить сравнительные испытания. Впослед
ствии они были проведены в условиях движения танка по щебеночной трас
се и позволили выявить существенную разницу между сравниваемыми гусе
ницами.
Щебеночная трасса представляла собой сухой, плотно укатанный глино
зем с многочисленными включениями гальки и гравия размером 3...10 см,
занимающими до 50% поверхности трассы (рис. 4.3).

Рис. 4.3

Щебеночная трасса
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 4.4

Среднеквадратический уровень вертикальных виброускорений, измеренный
на левом рычаге (а), корпусе (б), башне (в) и днище (г) танка Т64

Испытания на бетонной и щебеночной трассах проводились по однотип
ной программе и методике с измерением виброускорений в одних и тех же
контрольных точках на корпусе, башне и органах управления, где возможен
контакт экипажа с машиной. В качестве критерия для сравнительной оцен
ки использован среднеквадратический уровень s виброускорений, опреде
ляемый их дисперсией (энергией). Для ряда контрольных точек на рисун
ке 4.4 представлены зависимости s от скорости V движения, типа трасс и
сравниваемых вариантов гусениц, где обозначены:
1 — серийные и опытные гусеницы (5 и 7 проушин в траках), движение
по бетонной трассе;
2 — опытные гусеницы (5 и 7 проушин в траках), движение по щебеноч
ной трассе;
3 — серийные гусеницы, движение по щебеночной трассе.
60

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Как видно из графиков на рисунке 4.4, для опытных гусениц количество
проушин в траках (5 или 7) влияния на вибронагруженность танка не оказы
вает (кривые 1, 2). При движении по бетонной трассе она достигает макси
мального уровня и не зависит от типа сравниваемых гусениц (кривые 1).
При движении по щебеночной трассе вибронагруженность танка с опытны
ми гусеницами в 1,3...1,8 раза выше, чем с серийными (кривые 2, 3), и во
столько же раз меньше, чем на бетонной трассе.
Стендовые испытания показали, что изгибная жесткость цельнометал
лических траков в вертикальнопоперечной плоскости в 3 раза выше, чем
серийных траков. Деформируясь под нагрузкой опорных катков в меньшей
степени, чем серийные, опытные траки при испытаниях на грунтовых трас
сах способствуют формированию большей вибронагруженности танка. При
испытаниях на бетонной трассе различия в изгибной жесткости траков реа
лизоваться не могут, поэтому результаты измерения виброускорений оказа
лись практически одинаковыми.
В сравнении с серийными опытные гусеницы были выполнены с мень
шим на 20% шагом. Это привело на сопоставимых скоростях движения к
увеличению шаговых и им кратных частот, т. е. к перераспределению час
тотного спектра вибровозмущений. Ряд приборов и узлов, в том числе рыча
ги управления механикаводителя, приспособленные к спектрам вибровоз
мущений, генерируемых серийными узлами ходовой части танка, отклик
нулись на эти изменения проявлением резонансных колебаний.

4.3. ДЕЙСТВИЕ СОБСТВЕННОГО ВЫСТРЕЛА
НА ЭКИПАЖ
Динамические процессы, происходящие в танке, вызывают
нагрузки, которые могут снижать боеспособность экипажа и эффективность
использования системы «экипаж — танк». Одна из категорий этих процес
сов — импульсные ударные нагрузки, возникающие при стрельбе из собст
венной пушки.
Большинство динамических воздействий в танке воспринимается члена
ми экипажа через сиденья, поэтому их снижение обеспечивается путем над
лежащего выбора параметров подвески ходовой части танка и с помощью
системы вторичного подрессоривания с определенными упругодемпфирую
щими свойствами подвески самих сидений.
Голова членов экипажа, как наиболее травмоопасная часть тела, защи
щена противоударным танковым шлемофоном, который в значительной мере
ослабляет динамическое воздействие при соударении с деталями интерьера,
приборами наблюдения и прицеливания во время движения танка и при
собственном выстреле.
Уровень динамических воздействий, как и эффективность технических
решений по уменьшению их влияния на экипаж, оценивают по соответст
вию значений этих воздействий заданным требованиям на машину и дейст
вующим нормативным документам. Серийные танковые шлемофоны (лет
ние и зимние) удовлетворяют этим требованиям.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Динамические воздействия собственного выстрела на серийные танки
и их экипажи хорошо изучены и не вызывают опасений. Вопрос становит
ся актуальным при создании перспективных образцов, например в вари
анте, когда все члены экипажа размещены в передней части корпуса в
один ряд («капсула»): механик — водитель — командир — наводчик, а
артиллерийское орудие повышенной мощности вынесено на вращающую
ся платформу [17].
Для танка подобной компоновки и вооружения были проведены расчет
ные и экспериментальные исследования воздействия собственного выстрела
на экипаж, которые включали следующие этапы: разработку модели про
странственных колебаний машины при действии на нее внешних сил и мо
ментов, расчет годографа перемещений танка при выстреле, воспроизведе
ние этих перемещений на специальном стенде, оборудованном элементами
рабочего места члена экипажа, и определение параметров колебаний меха
нического эквивалента человека и испытуемого оператора.
Исследования проводились для критичных с точки зрения действия сил
и моментов условий стрельбы: из неподвижного танка, расположенного на
рыхлом грунте и на льду, при направлении пушки «по курсу» и «на борт» с
углами вертикального наведения 0 и 12 град.
Расчеты показали, что при стрельбе из пушки «по курсу» с углом возвы
шения 0 град колебания танка на рыхлом грунте определяются следующими
значениями: угол дифферента 1,8 град и –0,6 град вверх и вниз соответст
венно; угловая скорость 9,7 град/с и 5,0 град/с при движении вверх и вниз
соответственно; горизонтальная скорость центра тяжести 0,9 мс–1, горизон
тальное ускорение центра тяжести 2,9 g.
При стрельбе из пушки «на борт» с углом возвышения 0 град танк на
рыхлом грунте испытывает резкие колебания: угол крена 6,4 град и –1,9 град
вверх и вниз соответственно; угловая скорость относительно продольной
оси 64,5 град/с и 44,1 град/с при движении вверх и вниз соответственно;
горизонтальная поперечная скорость центра тяжести 1,0 м/с, поперечное
ускорение центра тяжести 1,9 g; полное разжатие торсионов подвески с
отрывом от грунта всех опорных катков и гусеницы на величину от 16 до
110 мм.
Продольные колебания танка при стрельбе «по курсу» близки аналогич
ным параметрам для серийного танка Т80. Однако, в отличие от Т80, где
безопасность экипажа не вызывает сомнений, такие колебания исследуемо
го танка могут привести к соударению головы оператора с элементами ин
терьера изза большего удаления его кресла от центра тяжести и влияния на
него в связи с этим метательного эффекта.
Еще более опасны колебания танка при стрельбе «на борт». В этом случае
метательный эффект с угловой скоростью вращения машины до 64,5 град/с
может приводить к травмированию экипажа при соударении как с интерье
ром рабочего места, так и друг с другом. Действие метательного эффекта на
командира и наводчика усугубляется тем, что при их посадке в «капсуле» ее
перемещение и скорость ориентированы в направлении не «грудь — спина»,
а «плечо — плечо», вдоль которого возможность фиксации человеком поло
62

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

жения своего тела существенно хуже, что отрицательно скажется на быстро
те и точности слежения за целью и наведения пушки.
Если ударные ускорения, оцененные на рабочих местах при стрельбе «по
курсу» и «на борт», не превышают 91% от предельно допустимых, то пара
метры метательного эффекта — амплитуды и скорости перемещения тела
человека, особенно его головы, могут оказаться критичными для безопасно
сти и сохранения работоспособности членов экипажа.
Анализ показал, что амплитуда перемещений головы во многом зави
сит от ускорений спинки и подголовника кресла. Это обусловливает необ
ходимость разработки конструктивных мероприятий по снижению ука
занных ускорений, например за счет снижения массы спинки и подголов
ника, увеличения жесткости узла крепления подголовника и других
мероприятий.
Кроме того, необходимо отметить, если не произойдет травмирования, то
может быть потеряна работоспособность экипажа: при стрельбе с ходу со
скоростью движения 20 км/ч танк может быть практически неуправляемым
на протяжении 30...40 м.
Для отработки вышеизложенных проблемных вопросов возникла необ
ходимость усовершенствовать стендовую базу для проведения испытаний,
имитирующих условия натурной стрельбы, а также методику эксперимен
тального исследования действия выстрела на экипаж в плане существенного
упрощения процедуры измерений и сокращения потребного времени на об
работку их данных с учетом современных аппаратных средств.
Развитие и совершенствование стендовой испытательной базы как в Рос
сии, так и за рубежом было направлено в основном для отработки отдельных
приборов и сборочных единиц с целью обеспечения их стойкости к внешним
воздействующим факторам. Созданные мощные и оснащенные современными
средствами управления моделирующие комплексы [18] позволяют вести эрго
номическую отработку еще на этапе проектирования обитаемых отделений.
На рисунке 4.5 представлена одна из таких установок — шестистепен
ной имитатор движения ИД6, созданный в ОАО «ВНИИТрансмаш», с помо
щью которого были проведены иссле
дования, направленные на разработ
ку предложений и мероприятий по
совершенствованию эргономических
характеристик рабочих постов экипа
жа для перспективных образцов ВГМ.
Для адаптации к условиям и зада
чам моделирования выстрела и его
воздействия на располагаемых в ма
кетах обитаемого отделения членов
экипажа настройка подвижной плат
формы ИД6, на которой монтирова
лись макеты, производилась по экс
Рис. 4.5
периментально определенным пара
Шестистепенной стенд — имитатор
движения ИД6
метрам пространственных колебаний
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

контрольных точек опытного танка типа Т80 с пушкой повышенной балли
стики.
В результате проведенных работ установлено, что приоритетными явля
ются измерения: виброударных ускорений мест расположения членов экипа
жа в вертикальной и горизонтальной плоскостях (опоры, подушки, спинки,
подголовники); относительных линейных перемещений операторов (особенно
головы) в интерьере рабочих мест в системе координат, жестко связанной с
машиной; относительных скоростей линейных перемещений операторов (осо
бенно головы); скоростей возможных соударений головы членов экипажа с
элементами интерьера обитаемого отделения.
Что касается измерения параметров виброударных ускорений в интере
сующих контрольных точках, то традиционное использование многоканаль
ной виброизмерительной аппаратуры типа ВИ66ТН с акселерометрами типа
ДУ5С, ДУ5С50 и ДУ5С100 можно считать оптимальным. Выходные ха
рактеристики этой аппаратуры обеспечивают ей универсальность: имея вы
ход по напряжению и току, она может работать с любым типом регистратора.
Параметры относительного движения операторов в машине или макете
обитаемого отделения, как следует из большинства работ, посвященных дей
ствию выстрела на экипаж, оцениваются методом скоростного кинографиро
вания (камера типа Реntazet) с последующей дешифровкой кинокадров. Для
этого на задней относительно кинокамеры стенке устанавливается планшет с
координатной сеткой (шаг 100´100 мм), на который наносятся контуры про
екций окружающих оператора элементов интерьера. При киносъемке движе
ние оператора происходит на фоне планшета и пересечение оператором этих
контуров при выстреле или стендовой имитации выстрела свидетельствует о
соударении. На рисунке 4.6 представлен кинокадр бокового перемещения
головы механикаводителя в интерьере макета обитаемого отделения при
имитации стрельбы «с борта» танка.
Несмотря на наглядность получае
мых этим методом данных, очевидны
и его недостатки — дороговизна аппа
ратуры, сложность ее установки в оби
таемых отделениях (или за их преде
лами), а также необходимость вы
полнения большого объема работ при
дешифровке кадров. Этот метод при
годен для исследований, направлен
ных на углубленное изучение динами
ки поведения человека в танке при
воздействии на него мощных импульс
ных нагрузок.
Однако сегодня в соответствии с
требованиями МО РФ по сокраще
Рис. 4.6
Перемещение головы механика
нию сроков и затрат на проведение
водителя в интерьере макета
НИОКР следует использовать более
обитаемого отделения при имитации
стрельбы «с борта» танка
простые, чем упомянутые выше, сред
64

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ства регистрации и оценки параметров относительного движения, в особен
ности головы операторов, в работах по эргономической оценке действия
выстрела на экипаж и при разработке мероприятий по его снижению.
Для этих целей предлагается использовать аппаратуру типа ИС375, МУ
615А, ВТ718 и ряд других типов, построенных на принципе потенциометри
ческого преобразования сигнала, производимого с помощью тросовой связи
объекта измерения и точки отсчета (с предварительным натягом троса). С по
мощью датчиков, закрепляемых на элементах интерьера, и строповки троса
к шлемофону, можно производить многокомпонентные измерения переме
щения головы в относительной системе координат. Из упомянутых выше
типов аппаратуры перспективной является аппаратура ВТ718, имеющая
следующие характеристики: частотный диапазон 0...10 Гц; амплитудный
диапазон 0...750 мм, разбитый на десять поддиапазонов (0...16, 0...22,
0...125, 0...180 мм и т. д.); выходное напряжение для каждого амплитудного
поддиапазона 0...6 В; габариты датчиков 32´33´90 мм и масса 0,3 кг; допус
тимая предельная скорость перемещения троса в прямом и обратном направ
лениях составляет 3 мс–1. Предварительное натяжение, обеспечивающее пря
мой и обратный ход без послабления троса, не препятствует свободному пере
мещению головы. Путем аналогового или цифрового дифференцирования
выходного сигнала датчика ВТ718 может быть получена скорость относи
тельного безударного перемещения головы оператора (до момента ее каса
ния элементов интерьера) как одна из важных характеристик воздействия
выстрела на экипаж.
Соударение головы при выстреле возникает в момент контакта с прибо
рами наблюдения или прицеливания через ударогасящие проставки шлемо
фона. Кратковременность воздействия при соударении и значительная инер
ционность головы создают предпосылку для эффективного использования
экспрессспособа определения скорости соударения, основанного на интег
рировании ударного ускорения, измеренного на прицеле или приборе на
блюдения с помощью аппаратуры ВИ66ТН:
n

11i 11 4 x
11i ),
x1 i 2 5 0,53t(x

(4.2)

11i — текущие значения скорости соударения и ударного ускорения
где x1 i и x
соответственно; Dt — временной интервал (шаг) интегрирования; n — коли
чество интервалов интегрирования.
В качестве оценочной используется максимальная величина x1i max полу
ченных таким образом текущих значений скорости соударения.
По имеющимся данным, например [19], при частоте колебаний ниже
1 Гц тело оператора движется как единое целое с танком, однако на частоте
около 2...4 Гц возникают резонансные колебания, обусловленные собствен
ной частотой головы в горизонтальной плоскости. Если длительность удар
ного воздействия намного короче периода собственных колебаний головы,
то последнюю можно считать условно неподвижной точкой отсчета в преде
лах времени этого воздействия. По многочисленным данным проведенных
измерений оно составляет 35...60 мс в зависимости от импульса отдачи, угла
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 4.7

Определение скорости соударения головы оператора:
1 — исходный процесс ударного ускорения; 2 — сглаженный процесс ударного ускоре
ния; 3 — скорость соударения.

возвышения орудия и ряда других условий, что подтверждает правомоч
ность сделанных допущений и целесообразность использования предлагае
мой экспрессметодики.
На рисунке 4.7 представлен пример такой обработки типовой осцилло
граммы ударного ускорения танкового прицеладальномера — прибора сле
жения при работе с ним оператора в момент выстрела. Для сокращения
объема вычислений, особенно при обработке осциллограмм на бумажном
носителе, исходный процесс ударного ускорения (кривая 1) предварительно
сглаживается (кривая 2) с помощью «оператора ручного сглаживания», а
затем для получения максимальной x1 max скорости соударения (кривая 3)
производится интегрирование сглаженной кривой ударного ускорения при
цела. Метод «оператора ручного сглаживания» в настоящее время стандар
тизован (ГОСТ РВ 2350001).
Данная методика эргономической оценки действия выстрела на экипаж
(в части механических внешних воздействующих факторов) была использо
вана при выполнении ряда ОКР, что существенно сократило время на обра
ботку измерительных данных и позволило представлять их для анализа в
оперативном порядке по ходу стрельбовых испытаний, а также разработать
предложения в обеспечение безопасности и работоспособности экипажа. Для
перспективных машин следует отойти от традиционной посадки его в штат
ные кресла. Они должны иметь анатомическую форму (по типу автомобиль
ных), быть оснащены плечевыми упорами и подголовником с регулируемы
ми по ширине заушинами.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

ГЛАВА 5. ВИБРОУДАРОЗАЩИТА
ОБОРУДОВАНИЯ

5.1. ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ
ВИБРОУДАРОЗАЩИТЫ
И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
ТРЕБОВАНИЯ

беспечить работоспособность приборов и оборудования
ВГМ в условиях виброударных воздействий можно разными способами: раз
мещением в таком месте объекта, где эти воздействия минимальны; исполь
зованием устойчивых к воздействиям комплектующих элементов; устране
нием резонансных явлений или уменьшением их уровня; изоляцией прибо
ров или их составных частей от источников вибрации и ударов и т. д. Основной
способ изоляции приборов от источников механических воздействий заклю
чается в использовании специальных средств крепления — амортизаторов.
При их выборе стремятся удовлетворить два взаимопротиворечивых требо
вания — эффективность и малогабаритность системы виброударозащиты.
Основная задача виброударозащиты — обеспечить при заданных ограни
ченных габаритах передачу ускорений, не превышающих допустимые. Габа
ритные размеры системы амортизации определяются размерами самих амор
тизаторов и их свободным ходом, который не должен превышать допусти
мые при механическом воздействии перемещения изделия.
Амортизаторы принято различать по принципиальному устройству, кон
струкции, назначению, материалу, типу демпфирования, жесткости, вели
чине свободного хода, способности обеспечивать защиту в одном или не
скольких направлениях и т. д. Амортизаторы, способные обеспечить надеж
ное крепление оборудования и сохранять в процессе эксплуатации свои
виброзащитные свойства, принято называть работоспособными. Однако не
все работоспособные амортизаторы и не при всех условиях могут обеспечить
защиту приборов от воздействий в требуемой степени. Амортизаторы, спо
собные это обеспечивать, принято считать эффективными. Из числа работо
способных и эффективных конструкций следует выбирать менее габарит
ные, лучше компонующиеся, более дешевые и технологичные.
Эффективность амортизаторов в первую очередь зависит от их принци
пиального устройства. Многообразие видов возмущений и разнообразие
свойств защищаемого оборудования не позволяют однозначно определить
требуемую степень защиты и однозначно выбрать принципиальную схему.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

В зависимости от решаемой задачи могут потребоваться различные по уст
ройству амортизаторы, в большинстве своем включающие в себя упругие
элементы. Правильного выбора принципиальной схемы недостаточно, необ
ходимо также правильно выбрать параметры амортизатора: жесткость, демп
фирование, свободный ход, силу сухого трения и т. д.; могут потребоваться
амортизаторы с вариацией указанных параметров.
Тем не менее исследования показывают, что в большинстве практиче
ских случаев могут быть использованы простейшие резинометаллические
амортизаторы, способные обеспечить частоту собственных колебаний защи
щаемого оборудования в диапазоне 15...20 Гц, и служить формирующим
систему виброударозащиты звеном или входить в состав более сложной сис
темы амортизации.
На эффективность виброударозащиты оказывает влияние схема разме
щения амортизаторов относительно центра тяжести защищаемого изделия —
монтаж амортизаторов должен быть рациональным. Приборы в ВГМ кре
пятся при помощи специальных переходных деталейбонок, приваривае
мых к бронеконструкции и имеющих на свободном конце резьбовое отвер
стие для крепления: в связи с этим конструкция амортизатора должна обес
печивать одноточечное крепление.
Габариты системы амортизации зависят от размеров амортизаторов, при
чем влияние каждого не равноценно: так, при рациональном монтаже шири
на амортизатора влияет на габариты в большей степени, чем два другие
размера.

5.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕРИЙНЫХ
ПРОМЫШЛЕННЫХ АМОРТИЗАТОРОВ
Анализ требований, которым должны удовлетворять амор
тизаторы танкового оборудования, и анализ применяемых в разных отрас
лях страны и за рубежом конструкций амортизаторов показывает, что сре
ди них есть много типов, которые по работоспособности могут использо
ваться в ВГМ.
Многие амортизаторы построены по одной принципиальной схеме и обес
печивают связь прибора с объектом за счет упругих и демпфирующих свойств
эластомера (резинового элемента), поэтому они потенциально равноэффек
тивны. Их большая или меньшая эффективность в пределах одной и той же
принципиальной схемы определяется частными различиями в упругодемп
фирующих характеристиках и величинах ходов, вызываемых конструктив
ной разницей опорных и упругих элементов. Сравнительная характеристи
ка отечественных и зарубежных (американских) амортизаторов представле
на в таблице 5.1.
Из таблицы 5.1 видно, что анализируемые конструкции, за исключени
ем «втулок», близки по жесткости упругих элементов; жесткость «втулок»
на два порядка выше. По свободным ходам, как это можно предположить,
они, кроме «втулок», также сопоставимы. Более широкая сфера возможного
использования зарубежных амортизаторов (ниже собственные частоты, сле
68

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

123456789 53

788748558 3276372
5453
32378
26763

'(!% ''$

!#$$%
)*$$%
)!$$

546%6
56'6

546%)6
56'6

546%6
56'6

546%&6
56'(6

546%6
56'6

56
6946

6946

56
6946

%6'6

4793

123454263573489
65972 66

275622 5 6
49!9"24#"61$6

546%&6
56'(6

546%6
56'6

*5+,,9 46#3
9 -686"9 5 2 396

/23579
53406

5345

32858 3276372
!"#$% &
"$$"

2"2 4 63"56
"2 9 -66+3
6.526
#2426

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

3237826763 32763724

Рис. 5.1

Типы зарубежных танковых амортизаторов:
а — WB–WB; б — WR–WB; в — С; г — 5820...5822; д — 990; е — W–302.

довательно, больший рабочий ход и большее демпфирование) обязана луч
шим маркам каучука в эластомерах.
Приведенный анализ в совокупности с опытом использования и резуль
татами сравнительных стендовых испытаний амортизаторов позволяет сде
лать вывод, что представленные в таблице 5.1 конструкции с точки зрения
их эффективности могут использоваться в отечественных ВГМ.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Конструктивное исполнение, типоразмеры, основные характеристики и
свойства отечественных приборных амортизаторов достаточно полно пред
ставлены в нормативной документации и технической литературе [20, 21].
Некоторые типы зарубежных танковых амортизаторов показаны на рисун
ке 5.1.
Все рассмотренные в таблице 5.1 отечественные и зарубежные амортиза
торы состоят из двух опорных металлических элементов и размещенного
между ними резинового элемента.
Опорные и резиновые элементы могут быть составными и цельными.
Упругий элемент, как правило, привулканизирован к опорным элементам.
В некоторых амортизаторах (отечественные «втулки», американские типа
«W») роль опорных элементов выполняют детали защищаемых приборов и
крепежные детали. У амортизаторов опорные элементы или детали, их заме
няющие, соосны с упругими элементами. Объединяет все эти конструкции
также то, что упругие элементы выполнены в виде тел вращения; через ось
вращения проходят плоскости симметрии амортизаторов.
Для оценки компоновочных возможностей в таблице 5.2 представлены
варианты конструктивного оформления их элементов.
123456789
123456789
2263
352

12345367898
26 8
12345367898% &3
'(4 )6*+8'4 8

123456789

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

265 5262
767 352

12374

81 8
1 88
8

2 88

1 8 !8
8"#8$8
$8

-118.!8..8

Таким образом по конструкции наружного опорного элемента амортиза
торы можно разделить на пластинчатые и чашечные, а по конструкции уп
ругого элемента — на диафрагменные, цилиндрические, конические и ша
рообразные. Рациональный монтаж амортизаторов можно наиболее просто
обеспечить, расположив их на двух противоположных поверхностях прибо
ра: на двух боковых (боковой монтаж) или на верхней и нижней (верхне
нижний монтаж). Боковой монтаж предпочтителен, так как верхненижний
требует дополнительных переходных кронштейнов, а соответственно и боль
ших габаритов. Габариты увеличиваются также при использовании для мон
тажа трех и более наружных поверхностей прибора. Боковой монтаж любого
из рассмотренных выше амортизаторов может быть осуществлен двумя спо
собами. В первом случае амортизатор крепится к прибору с помощью наруж
ного опорного элемента, а к корпусу ВГМ — при помощи внутреннего. При
втором способе внутренний опорный элемент служит для крепления к при
бору, а наружный — к ВГМ.
У всех амортизаторов крепление к внутреннему опорному элементу про
изводится в одной точке, а для крепления к наружному опорному элементу
требуется плоскость, поэтому ни один из них не удовлетворяет сформулиро
70

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ванным компоновочным требованиям, так как требуются либо выступы в
средних частях корпусов приборов, либо дополнительные переходные крон
штейны. Это усложняет конструкцию системы амортизации.
По совокупности отмеченных выше свойств и особенностей можно за
ключить, что при наличии большого числа серийных амортизаторов, могу
щих быть использованными для задач виброударозащиты приборов в ВГМ,
ни один из них не удовлетворяет компоновочным требованиям. В связи с
этим возникла потребность в разработке специальных амортизаторов, осно
ву которых составили амортизаторы танковые (транспортные) резиновые —
АТР. В ОАО «ВНИИТрансмаш» были разработаны 15 типоразмеров таких
амортизаторов для приборов массой 0,5...6,0 кг, отличающихся габарита
ми, формой арматуры, взаимным расположением элементов.
Конструктивные и динамические свойства амортизаторов типа АТР под
робно исследованы И. С. Карасовым [1]. Здесь остановимся на отдельных
этапах их отработки и описании специальных амортизаторов, не нашедших
отражения в [1]: они могут оказаться в дальнейшем полезными при созда
нии систем виброударозащиты ВГМ.

5.3. ОТРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ
АМОРТИЗАТОРА АТР
Достоинства резинометаллических амортизаторов заключа
ются в простоте их конструкции, широком диапазоне изменения их упругих
характеристик, определяемых как маркой их резины, так и конфигурацией
упругого элемента, в возможной произвольной ориентировке амортизато
ров. Однако наряду с достоинствами резине свойственны недостатки: «старе
ние» при длительной эксплуатации и хранении; ненадежность соединения
резины с металлом; ухудшение свойств при колебании температуры и влаж
ности; низкая маслобензостойкость [20, 21].
Для АТР вначале были выбраны резины марок 1847 и 2959, используе
мые в лучших отечественных приборных амортизаторах типа АП (ГОСТ
11679). Однако по критерию работоспособности (по температурному диапа
зону, сроку хранения и эксплуатации, способности работать и храниться в
условиях агрессивных сред — паров бензина, керосина, дизельного топлива
и различных масел) эти резины не способны обеспечить выполнение предъ
являемых к ним требований. Кроме того, в указанных марках резин приме
нялся дефицитный натуральный каучук. Для амортизаторов типа АТР ста
ли использовать резину марки 7ИПР13472, на основе которой была изго
товлена опытная партия, прошедшая всесторонние стендовые испытания с
положительными результатами.
В связи с введением в отрасли новых более жестких требований на внеш
ние воздействия резина марки 7ИПР13472 была заменена на резину ПНО
68.1, более полно отвечавшую требованиям по маслобензостойкости и ра
ботоспособности в заданном интервале температур. Специальными иссле
дованиями было установлено, что резина ПНО68.1 способна обеспечить
работоспособность амортизаторов на ее основе в процессе хранения и экс
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

плуатации до 11,5 лет. Амортизаторы АТР из резины марки ПНО68.1 полу
чили название АТРМ (маслобензостойкие).
В содружестве с Рижским политехническим институтом был выполнен рас
чет амортизаторов типа АТРМ на жесткость, сравнительную прочность и долго
вечность. Одной из целей расчета амортизаторов АТРМ было определение влия
ния формы металлической арматуры втулок на вышеуказанные свойства: втул
ки цилиндрической, бочкообразной, шарообразной и волнообразной форм.
Динамический расчет и определение температуры саморазогрева амор
тизаторов выполнялись на основе линейной теории термовязкоупругости
несжимаемой среды, а расчет долговечности — на основе линейной теории
разрушения эластомеров.
Исследование влияния формы втулок на напряженнодеформированное
состояние амортизаторов показало, что бочкообразная форма арматуры пред
почтительнее остальных.
Основой методики определения относительной долговечности амортиза
торов при вибрационных воздействиях является расчет температурного поля
их саморазогрева. В связи с отсутствием в литературе требуемых данных для
ее разработки были проведены специальные исследования амортизаторов
АТРМ, нагруженных макетом прибора максимально допустимой массы, на
вибрационном стенде в резонансном режиме. Нагрузки задавались по стан
дартизованной норме и методике комплекса стандартов «Мороз6». Темпе
ратура диссипативного саморазогрева регистрировалась термопарами, встро
енными в резиновый массив амортизаторов, с регистрацией данных на само
писец ЭПВ101. Измерения проводились циклами до достижения тепловой
стабильности. Некоторые результаты представлены графиками на рисун
ке 5.2. Из данных исследований следует, что максимальная температура
саморазогрева достигает 110°С при нагружениях перпендикулярно осям вту

Рис. 5.2

Саморазогрев
амортизаторов АТРМ
при вибрационных
циклах нагружения:
1 — первый цикл; 2 — вто
рой цикл; 3 — третий цикл.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

лок. При испытаниях вдоль других осей характер кривых сохраняется, но
температура не превышает 60°С. Обращает на себя внимание неравнознач
ность полуциклов: при изменении частоты воздействия от верхних к ниж
ним частотам саморазогрев происходит интенсивнее, чем при изменении
частоты испытаний в противоположном направлении.
Проведенный по результатам полученных по саморазогреву данных рас
чет относительной долговечности амортизаторов типа АТРМ показал, что
она составляет 36...72 ч в зависимости от их типоразмеров и гарантирует
нормативную величину 30 ч.
При экспериментальной отработке амортизаторов АТРМ особое внима
ние уделено изменению (сохранению) их характеристик при длительной
эксплуатации и хранении в соответствии с требованиями нормативной доку
ментации. Для испытаний было изготовлено несколько партий амортизато
ров АТРМ 12/501, АТРМ 16/502 и АТРМ 20/704. Часть из них была соста
рена на разные сроки, часть — не состарена.
В соответствии с программой испытаний несостаренные амортизаторы (50%
от общего числа) перед стендовыми механическими испытаниями на вибро
прочность были подвергнуты климатическим испытаниям (пониженная и по
вышенная температуры, циклическое изменение температуры, воздействие
инея, росы, морского тумана, пониженного атмосферного давления и повышен
ной относительной влажности). После окончания климатических испытаний
48 амортизаторов были испытаны на механическую прочность, а 15 — на грибо
устойчивость. Испытания завершились с положительными результатами —
несостаренные амортизаторы выдержали предъявляемые к ним требования.
Состаренные в ненагруженном состоянии на сроки 4, 8 и 12 лет амортиза
торы (всего ~ 70 шт.) были подвергнуты прочностным виброиспытаниям, ко
торые они в целом выдержали, однако отмечено увеличение их жесткости:
для АТРМ 12/501, АТРМ 16/502 — на 60...120%, для АТРМ 20/704 — на
120...200%.
С целью уточнения границ эффекта ужесточения амортизаторов прочно
стным испытаниям подверглись амортизаторы, состаренные под действием
минимальной статической нагрузки на сроки хранения 4, 8 и 12 лет (темпе
ратура старения 50, 70 и 100°С соответственно). В результате испытаний
установлено, что границы изменения жесткости резины остались в выше
указанных пределах, а остаточная деформация под действием максимально
допустимой статической нагрузки отсутствует.
Прочностные стендовые испытания состаренных амортизаторов типа
АТРМ, несмотря на ужесточение резины в пределах 12летнего срока хране
ния, показали, что амортизаторы выдерживают нормативные требования.
При дальнейших натурных испытаниях амортизаторов в составе танков и
БМП не было зафиксировано ни одного случая их разрушения. По результа
там лабораторных, заводских и полевых испытаний амортизаторы были
поставлены на серийное производство, а типы амортизаторов, основные раз
меры и технические условия — стандартизованы. В настоящее время этими
амортизаторами оснащена аппаратура, поставляемая на все современные
отечественные ВГМ.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

5.4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ АМОРТИЗАТОРЫ
Способность аппаратуры противостоять разрушающему дей
ствию ударных нагрузок большой интенсивности (более 1500 м/с2) может
быть частично обеспечена с помощью специальных амортизаторов, в кото
рых содержатся элементы сухого трения. Для этих целей были разработаны
и испытаны опытные конструкции виброударозащитных систем типов АТБ
(амортизатор танковый — бонка) и АТП (амортизатор танковый пружин
ный) с элементами, изначально настраиваемыми на постоянную величину
сухого трения [1].
При несомненных достоинствах (малогабаритность, простота конструк
ции, маслобензостойкость и т. д.) они не обеспечивают возврата защищае
мого изделия в исходное положение после действия однонаправленного
удара.
Возврат в исходное положение после удара может обеспечить упруго
фрикционная система виброударозащиты, в которой сила F сухого трения
будет пропорциональна упругой восстанавливающей силе Р, т. е. для нее
петля гистерезиса должна быть такой, как показано на рисунке 5.3. Такую
систему можно реализовать, например, на основе пакета кольцевых пружин
с коническими поверхностями внутри (наружные кольца) и снаружи (внут
ренние кольца) [22].

Рис. 5.3

Упругофрикционная характеристика

Рис. 5.4

Взаимодействие внутреннего (А)
и наружного (В) упругих колец

При сжатии пакета колец наружные кольца увеличиваются в диаметре,
а внутренние уменьшаются, благодаря чему в направлении линии действия
сжимающей силы Р пакет колец сжимается. Чтобы такой пакет кольцевых
пружин работал аналогичным образом при смене направления действия силы
на противоположное (растяжение), использовано специальное устройство —
реверсор [22].
Кинематический и прочностной расчеты такого амортизатора были вы
полнены в соответствии с рекомендациями [23]. Схема взаимодействия уп
ругих колец показана на рисунке 5.4.
74

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Суммарное перемещение колец h вдоль оси амортизатора (рабочий ход)
под действием осевого усилия Р:
h2

РDcp (i 1 1)
,
ЕS tg 3

(5.1)

где i — число конических колец (два торцевых полукольца считаются одним
кольцом); S — средняя площадь сечения кольца пружины; Е — модуль уп
ругости материала колец (сталь); b — угол конусности кольца пружины;
Dср — средний диаметр окружности, по которой происходит контактирова
ние наружного и внутреннего колец.
Тогда жесткость амортизатора в направлении линии действия силы Р
составит
Cа 2

SE tg 1
.
Dср (i 3 1)

(5.2)

При нагружении амортизатора внешняя осевая сила Р совершает работу
против сил упругости и трения. В линейной постановке при постоянстве
коэффициента трения сила трения F(h) возрастает пропорционально силе Р
и направлена против движения. При уменьшении силы Р взаимное переме
щение сопрягаемых колец меняет направление, вслед за ним меняет знак и
сила трения. В связи с этим упругофрикционная характеристика амортиза
тора приобретает вид, показанный на рисунке 5.3, и
Р = htg a ± F(h) = h(Ca ± Cтр),

(5.3)

где Cтр — коэффициент пропорциональности между силой трения и осевым
перемещением амортизатора.
Для расчета коэффициента Cтр примем во внимание следующее. Энергию
теплового рассеяния принято считать равной
Wтр = xWу,

(5.4)

где x и Wу — коэффициент теплового рассеяния и энергия упругой деформа
ции колец пружин.
Из рисунка 5.4 следует, что
F¢ = N¢sinj,

(5.5)

где j — угол трения.
При статическом равновесии, например, внутреннего кольца
Р = N¢sin(b + j)
и
P sin 1
F¢ = sin(2 3 1) .

(5.6)

Работа против силы трения Wтр производится на пути hтр ее действия:
Wтр = F¢hтр,
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

где hтр = h / cosb — относительное смещение колец по конической поверх
ности.
Работа против сил упругости Wу при постоянной жесткости Са амортиза
тора
Рh 1
Wу 1
1 C h2 .
(5.7)
2 2 а
Тогда
2sin 1
F 2h 2
34
5
4
.
(5.8)
cos 6 Ph cos 6 sin(6 7 1)
Так как площадь Sтр петли гистерезиса на рисунке 5.3 характеризует
энергию теплового рассеяния, то
Sтр = xWу
и

Cтр 2 Са

(5.9)

sin 1
.
cos 3 4 sin(3 5 1)

(5.10)

Правильность полученных зависимостей проверена на партии из несколь
ких десятков опытных кольцевых амортизаторов с помощью испытатель
ной установки УИМ50. Каждый амортизатор нагружался до момента каса
ния смежных торцов наружных колец. Этот момент соответствовал предель
ному значению рабочего хода hmах. Упругофрикционная характеристика
испытанных амортизаторов при нагружении усилием ± Р соответствовала
представленной на рисунке 5.3 характеристике, однако на начальном участ
ке разгрузки амортизатора петля гистерезиса имеет не линейноломаный, а
плавный спад. При снятии нагрузки амортизаторы возвращаются в исход
ное (недеформированное) состояние.
Разработанные и испытанные в стендовых условиях (в том числе на вибра
ционных и ударных стендах) кольцевые амортизаторы большой энергоемкости
могут найти применение при виброударозащите элементов конструкции ВГМ,
имеющих значительную массу (например, элементов модульного исполнения).
Амортизаторы типа АТР, представленные на рисунке 5.5а, как и всякие
приборные амортизаторы, содержащие упругие элементы в виде резины,
обладают недостаточными диссипативными свойствами. Изза этого при
тряске, ударах или вибрации в зоне резонансной частоты fо виброудароза
щитной системы может возникать усиленная нежелательная раскачка при
боров, превышающая внешнее воздействие в 6...8 раз. Тогда в качестве огра
ничителя раскачки в амортизаторах АТР можно использовать специальные
устройства [1], смонтированные во втулках 2, в виде фрикционных шайб 6,
поджатых с помощью упругих колец 7 к неподвижным 4 и подвижным 5
упорам (рис. 5.5б). Эти устройства создают в виброударозащитной системе
дополнительно сухое трение, величина которого зависит от предварительно
го усилия поджатия фрикционных шайб.
Сухое трение способно «гасить» нежелательную раскачку приборов в
зоне резонансных частот. Как показано на рисунке 5.6, вместо исходной
амплитудночастотной характеристики K(f / fo) (АЧХ), представленной
76

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 5.5

Амортизаторы танковые приборные:
1 — резиновый брус; 2, 3 — втулки; 4 — полый стержень с неподвижным упором; 5 — подвижный
упор; 6 — фрикционная шайба; 7 — резиновое кольцо; 8 — фиксатор; 9 — пружина.

Рис. 5.6

Амплитудночастотная характеристика амортизаторов АТР

в виде кривой АВ–СD для амортизаторов, изображенных на рисунке 5.5а,
характеристика амортизатора АТР с сухим трением состоит из участков
кривой АВ¢, В¢С¢ и С¢D¢. В зоне частот f внешнего воздействия, близких к
собственной частоте fо виброударозащитной системы, за счет сухого трения
положение участка В¢С¢ можно регулировать, при этом следует иметь в виду,
что увеличение силы сухого трения однозначно приводит к ухудшению (уча
сток С¢D¢) защитных свойств амортизатора на частотах f 1 2fо в сравнении
с исходной АЧХ (участок С¢D).
Последнее обстоятельство обусловило появление конструкции амортиза
тора АТР, в крепежных втулках 2 которой вместо фрикционных смонтиро
ваны стопорные устройства (рис. 5.5в), обеспечивающие оптимальный ре
жим работы виброударозащитной системы.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

В них соосные втулки 2 и 4 предохраняются от взаимного углового пере
мещения (проворота) фиксаторами в виде утопленных в лунках втулок 4
шариков 8, поджатых пружинами 9 в направлении, перпендикулярном к
сопряженным поверхностям втулок. Такой амортизатор АТР в зависимости
от параметров внешних воздействий, жесткости упругих элементов и уси
лия прижима фиксаторов может работать либо в режиме I, когда втулки 2 и
4 жестко скреплены между собой фиксаторами, либо в режиме II, когда эти
втулки свободно проворачиваются относительно друг друга.
В первом режиме работы упругий элемент 1 представляет собой балку с
жестко закрепленными концами, а во втором — со свободно опертыми кон
цами. В последнем случае жесткость амортизатора, соответственно и вибро
ударозащитной системы, уменьшается в 4 раза. Сила трения вышедших из
зацепления шариков фиксаторов относительно гладкой поверхности незна
чительная и ею можно пренебречь.
На рисунке 5.6 представлена АЧХ такого амортизатора. Кривая АВ–СD
соответствует первому режиму работы — амортизатор «заперт», втулки же
стко фиксированы одна относительно другой. Кривая АЕ–FG соответствует
другому крайнему случаю (второй режим) — амортизатор «открыт», фикса
торы вышли из зацепления и втулки 2 и 4 свободно проворачиваются отно
сительно друг друга. При этом за счет четырехкратного уменьшения жестко
сти в два раза уменьшается собственная частота виброударозащитной систе
мы и итоговая АЧХ приобретает вид, представленный на рисунке 5.6 кривой
АНG: в диапазоне частот левее точки Н передача внешних воздействий к
прибору происходит по закону, описываемому участком кривой АН, а пра
вее точки Н — участком НG.
Таким образом с помощью стопорных устройств, показанных на рисун
ке 5.5в, можно избавиться от усиленной раскачки амортизированных с по
мощью АТР приборов в зоне их резонансных частот и избежать упомянутого
выше вредного влияния сухого трения. Кроме того, как видно из рисун
ка 5.6, происходящий во время работы виброударозащитной системы авто
матический переход с первого на второй режимы обеспечивает широкопо
лосную частотную зону эффективной защиты приборов, включая зону резо
нансных частот.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

ГЛАВА 6. МЕТОДЫ
СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
НА ВИБРАЦИЮ И УДАР

6.1. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ

нутреннее оборудование ВГМ (в том числе все приборы) в
процессе разработки и производства многократно подвергается испытаниям
на вибрационных и ударных стендах. Цель испытаний опытных образцов —
определение работоспособности при заданных механических нагрузках; се
рийные образцы испытываются для контроля качества их изготовления.
Различают испытания на вибрационную и ударную стойкость: вибраци
онную (ударную) прочность — как способность противостоять разрушающе
му действию внешних нагрузок и вибрационную (ударную) устойчивость —
как способность оборудования нормально функционировать во время дейст
вия этих нагрузок.
Опытные образцы подвергают испытаниям на функционирование, при
которых имитируются воздействия, эквивалентные условиям эксплуата
ции. Если образцы предназначены для новой машины, т. е. сведения о
реальных нагрузках отсутствуют, то используют данные по эксплуатации
однотипных машин и общие представления о механизме формирования ви
браций и ударов.
Режимы периодических испытаний серийной продукции могут коррек
тироваться на основе сопоставления отказов при эксплуатации (если они
имеются) и во время испытаний.
Специфическими являются испытания по обнаружению резонансов кон
структивных элементов. Эти испытания помогают выявить динамические
свойства оборудования и избежать совпадения собственных частот элемен
тов с наиболее выраженными частотами эксплуатационного воздействия или
частотами системы амортизации. Кроме того, резонансная частота является
своеобразным индикатором жесткости изделия или жесткости его закрепле
ния, поэтому в нормативной документации ограничивается минимальное
значение этой частоты (для внутреннего оборудования ВГМ она должна быть
не ниже 40 Гц).
Приемосдаточным стендовым испытаниям подвергают каждый экзем
пляр прибора обычно синусоидальной вибрацией в течение 30 мин на одной
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

из частот диапазона 20...30 Гц с амплитудой ускорения 20 м/с2 (2 g). Этот
режим используется для выявления грубых производственных дефектов
(некачественная пайка, наличие посторонних предметов, недостаточная
затяжка резьбовых соединений и т. д.). Этот вид испытаний мог быть более
информативным, если возбуждать колебания на собственных частотах всех
элементов испытуемого образца, используя широкополосную случайную виб
рацию или многократные удары.
Сравнительные испытания проводятся для выявления преимуществ
одного из нескольких вариантов однотипных образцов по их способности
противостоять воздействиям в одинаковых условиях нагружения. Эти ис
пытания являются основными в процессе разработки опытных образцов и
мероприятий по их виброударозащите. Режимы сравнительных испытаний
обычно не имитируют эксплуатационные воздействия, а назначаются из усло
вия максимального ускорения испытаний.

6.2. СТЕНДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Многочисленные экспериментальные исследования свиде
тельствуют о сложности и многообразии вибрационных и ударных процес
сов, возникающих на несущих и внутренних элементах конструкции ВГМ в
условиях движения и боевой эксплуатации. Вибрация чаще всего представ
ляет собой процесс механических колебаний с непрерывным широкополос
ным спектром от единиц герц до частот акустического диапазона в несколь
ко килогерц. В спектре конкретных реализаций, как показано в главе 2,
сочетаются полосные и равномерные шумовые компоненты в различных
соотношениях: от узкополосных (иногда почти гармонических) до широко
полосных с равномерным спектром (белый шум). Амплитуда ускорений в
зависимости от типа ВГМ, режима движения, местоположения оборудова
ния изменяется в широких пределах от единиц до сотен метров в секунду в
квадрате. Большей частью вибрация носит пространственный характер с
линейными и угловыми составляющими.
Вибрация, которую можно воссоздать на стенде, имеет мало общего с
приведенным выше описанием. Подавляющее большинство отечественных
электродинамических стендов (типа ВЭДС100, ВЭДС400А, ВЭДС1500 и др.)
способно воспроизводить моногармоническую однокомпонентную вибрацию
преимущественно вертикального направления в широком диапазоне частот
от 5 Гц до 5 кГц. Для воспроизведения случайной вибрации их необходимо
дооснащать специальной аппаратурой управления. Именно такие вибростен
ды имеются в распоряжении КБ и заводов танковой и ряда других отраслей
промышленности.
Многие современные импортные стенды (табл. 6.1) имеют поворотные
вибраторы для воспроизведения вибрации в вертикальном и горизонталь
ном направлениях (рис. 6.1), а также систему управления, обеспечивающую
задание как гармонических, так и случайных процессов. Это позволяет в
значительной степени приближать стендовые условия испытаний к услови
ям эксплуатации.
80

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1234562785293
5 97

1595

166
#6

24395

166
!6

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

7 24 9

56
16"#!
!6

# !6 " !6

$!!6

$#!6

$#6

$# !6

%6!6

%6 # 6

$#!&6

$# 6

7547 5
4 9

!!6

76 4 9

159755 29 4 7 59

#!6

!!6

4 9

9$%9

#'''!!!6

'''#!!!6

!5!6

16#56

7547 5
4 9

5&6

5!6

76 4 9

5&6

5!6

#5 496 7

875 4 9
5 99
875
49
78
7 9
&79

123456789

4 9

297 24 9

85
! 9
75 98"9

8 2 57 5859428

4 9

#56

7547 5
4 9

!#6

!!6

#!!6

76 4 9

!#6

!!6

#!!6

#!6

#! 6

#!#6

#!6

77 9 54 96 7 59
5
98(9

#!6

&!6

87)9 77 957 2 ( 9
52598(9

#!6

#!!!6

!!6

*74 4 96 7
9 2
4 47 9$%9

(6#!!6

(6#!!!6

(6# !!6

(6!!6

159 3 2459

)*+,- 86

)*
+,-
)+ 86

" 565295455
4 9757 295 5
%559

8./06

875
4 29
78 2
4529'9

4 9

8/6

1
Наиболее совершенной отечественной уста
новкой для управления электродинамически
ми вибростендами и создания широкополос
ной случайной вибрации является СУВУ
ШСВ3 [24]. Ее технические характеристики
представлены ниже.
Технические характеристики установки
СУВУШСВ3
1. Диапазон частот случайного сигнала с
нормальным распределением мгновенных зна
чений составляет 5...5000 Гц.

Рис. 6.1

Электродинамический
вибростенд с поворотным
вибратором

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

2. Спектр шума формируется гребенкой из 120полосовых LCфильтров,
имеющих полосы пропускания на уровне 3 дБ:
§ 7,5 Гц в диапазоне частот 5...12,5 Гц;
§ 12,5 Гц в диапазоне частот 12,5...150 Гц;
§ 25 Гц в диапазоне частот 150...1700 Гц;
§ 50 Гц в диапазоне частот 1700...3000 Гц;
§ 100 Гц в диапазоне частот 3000...5000 Гц.
3. Спектральная плотность ускорения программируется в диапазоне
10–4...10 g2/Гц.
4. Динамический диапазон АРУ составляет 50 дБ.
5. Точность АРУ не хуже 15 дБ при изменении входного сигнала на 40 дБ.
6. Аппаратура имеет 120 индивидуальных измерительных каналов, от
градуированных в g2/Гц. Точность измерения среднеквадратических значе
ний ускорения не хуже ± 0,5 дБ.
Вариантом аппаратуры управления случайной вибрацией для диапазона
частот 5...2000 Гц является установка СУВУШСВ2 с такими же техниче
скими характеристиками, но содержащая 80 каналов для формирования
энергетического спектра случайного вибрационного процесса. Методика
формирования энергетических спектров вибрации с помощью установок
СУВУШСВ подробно представлена в [24].
Установки СУВУШСВ позволяют создавать узкополосную случайную
вибрацию с шириной спектра 3, 10, 30 и 100 Гц и плавной перестройкой
центральной частоты полосы в диапазоне от 5 до 10 000 Гц.
Для отработки прицелов на виброустойчивость были разработаны и изго
товлены опытные экземпляры электродинамических вибростендов типа
«Вектор» и «Динама» (ФГУП «ЦНИИТочмаш»).
Стенд типа «Вектор» предназначен для воссоздания трехкомпонентной
пространственной гармонической и случайной вибрации в диапазоне частот
5...2000 Гц с уровнем ускорения по отдельным компонентам, равным 10,0 g.
В стенде использованы три электродинамических вибратора.
В стенде типа «Динама» реализована кинематическая схема, позволяю
щая воспроизводить двухкомпонентные линейные и угловые вибрации как
совместно, так и раздельно по компонентам с предельными кинематически
11max 1 10 g) и ± 20°
ми характеристиками: амплитуда колебаний ± 12 мм (x
11 max 2 20 рад/с2 ) в частотном диапазоне от единиц до 300 Гц. Для эксплуата
(1
ционных условий работы опытные экземпляры стендов «Вектор» и «Динама»
потребовали значительной доработки и дальнейшего развития не получили.
Ударные стенды не так разнообразны по типам, как вибрационные. В про
мышленности в основном эксплуатируются электромеханические стенды с
падающей платформой и копровые ударные установки. Электромеханиче
ские стенды немецкого производства типа SpS, STT, TIRA SHОС (рис. 6.2)
способны формировать удары в виде полуволны синусоиды и смещенной
косинусоиды разной длительности от долей до нескольких десятков милли
секунд, а также виброудары с амплитудами до (3...5)×104 м/с2. Аналогичные
параметры ударных ускорений могут быть получены и на отечественных
копровых установках типа КУ2...КУ5.
82

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Расширить возможности ударных
стендов можно с помощью электродина
мических вибростендов большой мощ
ности, имеющих значительный рабочий
ход платформы вибраторов. Особенно
эффективно их можно использовать при
формировании виброударов сложной
формы, которые нельзя реализовать с
помощью стандартных ударных уста
новок. При виброударах величина не
погашенной скорости платформы виб
Рис. 6.2
Электромеханический ударный стенд
ростенда с испытуемым изделием (ин
типа STT500
теграл от ускорения во времени) обычно
мала и нет опасения поломки стенда. Если величина скорости к моменту
окончания ударного импульса значительная, ее необходимо погасить каки
милибо средствами, например действием противоудара с относительно ма
лым ускорением большой длительности (для этого может понадобиться зна
чительный рабочий ход платформы вибратора). Для формирования вибро
удара любой сложной формы используются магнитная запись или цифровая
техника с цифроаналоговыми преобразователями.
Контроль и управление ударными установками облегчают аппаратурные
средства измерения параметров ударных процессов. В качестве первичных
преобразователей чаще всего используют пьезоакселерометры и предусили
тели к ним.

6.3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ
ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ
Поскольку воспроизведение реальных эксплуатационных
воздействий на стендах практически невозможно, их заменяют эквивалент
ными испытаниями.
Замена эксплуатационных воздействий обобщенными стендовыми осу
ществляется на различных принципах эквивалентности, основными из ко
торых являются установление эквивалентности по нагрузкам (при этом пред
полагается, что лишь некоторые характеристики воздействия определяют
работоспособность изделий, например спектральная плотность при случай
ной вибрации) и установление эквивалентности эксплуатационной и стендо
вой нагрузок при одинаковости вызываемых ими повреждений и наруше
ний функционирования. Соответственно методы испытаний, построенные
по первому принципу, основаны на равенстве указанных характеристик в
исходных и моделирующих воздействиях (испытания широкополосной слу
чайной вибрацией, метод комплексных циклов, испытания узкополосной
свипирующей вибрацией и др.). Этот принцип эквивалентности применяет
ся по отношению к изделиям особой сложности, например к современным
танковым прицелам.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Полная реализация второго принципа затрудняется тем, что отказы из
за механических воздействий (усталостные разрушения, износ, ослабление
клеммовых и резьбовых соединений, ложные срабатывания реле и т. д.) от
носятся к совершенно разнородным явлениям. Поэтому эквивалентность
воздействий в этом случае может быть установлена по одному, в крайнем
случае, по двумтрем показателям работоспособности изделия (при испыта
ниях на устойчивость).
Механические воздействия часто приводят к разрушению изделий. Напря
жения, возникающие в материале изделий под действием вибрации и ударов
малой и средней интенсивности, как правило, находятся в зоне упругой дефор
мации, поэтому вызываемые ими разрушения имеют усталостный характер.
Усталостные характеристики материалов описываются в виде линии
Велера, которая дает зависимость между механическим напряжением и чис
лом периодов изменения нагрузки до момента разрушения. Для металлов
между 104 и 107 периодами изменения нагрузки существует область, в кото
рой число периодов нагружения до момента разрушения однозначно соот
ветствует механическому напряжению в материале. Если напряжение мень
ше разрушающего напряжения sД, при 107 периодах изменения нагрузки не
возникает какоголибо разрушающего повреждения. Поэтому напряжение
sД называют пределом усталостной прочности. Материал начинает течь при
напряжении, примерно вдвое превышающем предел усталостной прочности
и характер расположения линии Велера при числе периодов нагружения,
меньшем 104, не имеет значения, так как
в случае нелинейной модели напряжение
более 2sД невозможно (рис. 6.3).
В соответствии с этими представления
ми о возникновении и развитии повреж
дения выдвинута гипотеза, что уже при
числе периодов нагружения ni, меньшем
критического Ni, при котором наступает
разрушение, существует частичное повре
ждение [25]:
Рис. 6.3
Линия Велера

Дi 1

ni
.
Ni

(6.1)

Если на конструктивный элемент действует вибрационная нагрузка с
изменяющимися во времени амплитудами напряжений si, согласно линей
ной гипотезе Пальмгрена — Майнера, результирующее повреждение опре
деляется суммированием элементарных повреждений Дi:
N

ni
.
N
i
i 11

Д 1 2 Дi 1 2
i 11

(6.2)

Возможность использования приведенной гипотезы при исследованиях
вибрационных процессов подтверждена экспериментально [1].
Как известно, вибрационное разрушение элементов происходит преиму
щественно в резонансном или близком к нему режимах нагружения. Поэто
84

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

му в задачах виброударопрочности принято представлять изделие как набор
независимых и не влияющих друг на друга элементов (резонаторов) в виде
одномассовых систем с одной степенью свободы. Параметры систем — собст
венная частота fо и добротность (усиление в резонансе) Q — у разных элемен
тов различны. Для линейных систем амплитудночастотная характеристика
по ускорению массы элемента (Ам) и основания (Ао) в зоне резонансной час
тоты с хорошим приближением может быть описана формулой

W 3 Aм Q / 1 Ао 1 4 [2Q(z 5 1)]2 2,

(6.3)

где z = f / fo; f — частота вибрации; W — передаточный коэффициент.
Добротность зависит от большого числа трудно учитываемых факторов:
рассеяния энергии в материале, конструкционного демпфирования, харак
тера напряженного состояния, геометрических параметров элемента и т. д.
Для большинства конструктивных элементов числовые значения добротно
сти колеблются от единиц до сотен единиц.
При высоких динамических нагрузках в конструктивных элементах воз
никает нелинейная зависимость добротности от нагрузки. Собственную час
тоту при этом можно считать неизменной, а реакцию элемента на синусои
дальное воздействие — синусоидальной вплоть до амплитуд, при которых
напряжения в материале достигают предела текучести. Экспериментально
выведена следующая зависимость [25]:
QД Ао
Ам 4
1 arctg
,
АмД 2
АмД

(6.4)

где АмД и QД — ускорение массы и добротность при напряжениях в элементе,
достигающих предела усталости, т. е. sД.
С учетом пропорциональности напряжений в элементе его ускорению Ам
суммарное повреждение от действующей нагрузки может быть записано [1]:
1
2( Aм )
t
Д 3 t4
dAм 3 ,
(6.5)
Т
(
A
)
Т
м
S
0
где w(Ам) — плотность распределения пиков ускорений в элементе при задан
ной вибрации; TS ( Aм ) 2

2 1 106
— ресурс элемента при синусоидаль
fo ( Aм / АмД )m

ной нагрузке с постоянной амплитудой Ам, которая должна превышать ам
плитуду АмД, соответствующую напряжению предела усталости sД; t и Т —
соответственно время действия заданной вибрации и ресурс элемента; m —
коэффициент, принятый равным 8.
Интеграл в выражении (6.5) представляет собой скорость накопления
повреждений, а подынтегральная функция, называемая плотностью распре
деления повреждения Д, дает представление о значимости различных уров
ней нагрузок в формировании результирующего повреждения. Для каждого
типа воздействия и соответствующего ему распределения w(Ам) существует
нагрузка Аmax, обладающая наибольшим повреждающим эффектом.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Сроки службы Т и ТS связаны соотношением
1А 2 Т 1А 2
Т 4 м k 5 3 S 4 м k 5,
6 АмД 7 K 6 АмД 7
где K 4

(6.6)

2 Aм 3 2 Aм 3 2 Aм 3
7 А 6 5 7 А 6 d 7 А 6 — коэффициент повреждения, учиты
9 мk 8 9 мk 8
Aмk / Aмk 9 мk 8

вающий отличие фактической нагрузки элемента от синусоидальной; для
линейной модели при значительных уровнях нагружения K = const; Амk —
некоторое нормирующее ускорение, например среднее квадратическое зна
чение при случайных колебаниях или максимальное при синусоидальных
колебаниях с качанием частоты.
Коэффициент повреждения K показывает, насколько отличается срок
1 A 2
службы Т при нагрузке, соответствующей значению 3 4 м 5 и нормирую
6 Амk 7
1 Aм k 2
щему ускорению Амk, от срока службы ТS 3
4 при синусоидальной на
5 АмД 6
грузке с амплитудой ускорения Амk.
Эквивалентность двух вибрационных воздействий на прочность предпо
лагает равенство создаваемых ими в элементе повреждений. Понятия ресур
са и степени повреждения позволяют сравнивать между собой различного
вида вибрационные воздействия и устанавливать их эквивалентность. На
пример, если ресурс некоторого элемента, подвергающегося действию виб
рации I, больше (меньше) ресурса того же элемента при действии вибрации
II, то вибрацию I следует считать слабее (сильнее) вибрации II. Равенство
ресурсов свидетельствует о равенстве интенсивности вибраций. В более об
щем виде эквивалентность формулируется через степень повреждения (два
вибрационных воздействия эквивалентны, если одинаковы степени повреж
дения, вызываемые ими в одном и том же элементе):
ДI(ti) = ДII(tII).

(6.7)

Результирующую степень повреждения элемента выражают через коэф
фициент повреждения K, время действия вибрации t, нормирующее ускоре
ние Аок и связанное с ним ускорение Амк:
8

Kfo 1 Aмк 2
t.
2 6 106 74 АмД 58
Введя понятия параметра эквивалентных уровней воздействий r = AoKI и
параметра эквивалентного времени воздействия q = tII / tI и объединив ко
эффициентом C 1 KII Wк8II /( KI Wк8I ) сомножители, отражающие специфиче
ские свойства воздействий и элемента, основное условие эквивалентности
можно записать в виде
Д (t) 3

r8qC = 1.

(6.8)

На рисунке 6.4 графически представлено условие эквивалентности ис
пытаний синусоидальной вибрацией с качающейся частотой I и стационар
86

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 6.4

Параметры условия эквивалентности испытаний качающейся частотой и
стационарной широкополосной вибрацией:
–––––

— линейная модель; — нелинейная модель; 1–4 — отношение Амк / АмD = 1,11, 1,25, 1,43
и 1,67 соответственно; СR = pfo / (2QDfR), DfR — ширина полосы широкополосной вибрации; Dto,
Tz — время прохождения резонансной зоны и всего заданного диапазона качающейся частотой.

ной широкополосной вибрацией II. Ход кривых эквивалентности зависит от
отношения Амк / АмД, но в большинстве случаев это отношение не известно.
Полученные данные показывают, что имеется область, где параметры r и q
слабо зависят от относительного уровня воздействий и линейности модели.
Значения параметров в этой области будут оптимальными при выполнении
второго условия эквивалентности АmaxI = АmaxII.
На рисунке 6.4 оптимальными являются значения:
rопт 1 СR 2 0,33;

qопт (Тz / 3to ) 2 5.

(6.9)

Второе условие эквивалентности существенно ограничивает выбор испы
тательных нагрузок и соответственно время испытаний. Между тем, жест
кой необходимости в этом нет. Как показали исследования, величину r мож
но брать в 1,5...2 раза меньше оптимальной, при этом погрешность в выборе
режима испытаний не превышает 25%.
Реальные случайные процессы имеют усеченный закон распределения,
т. е. максимальные ускорения элемента ограничены некоторым значением
АмIImax = nАмкII. В стационарных вибрационных процессах, характерных для
ВГМ, можно считать n = 3...4.
Если эксплуатационная вибрация оказывает на элемент повреждающее
действие (nАмкII ³ АмD), то для испытательной вибрации необходимо выби
рать параметры с соблюдением условия АмкI ³ АмD. Из этого следует доста
точное условие выбора параметров нагрузки:
ro £ 1 / n.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

(6.10)
87

Если эксплуатационная вибрация не повреждает элемент, т. е. nАмкII < АмD,
то при испытаниях необходимо соблюдение неравенства АмкI < АмD. Достаточ
ным условием этого является выполнение требования
ro ³ 1 / n.

(6.11)

Обычно неизвестно, является ли эксплуатационное воздействие повреж
дающим или нет, поэтому требования (6.10) и (6.11) необходимо объеди
нить, что возможно только при ro = 1 / n.
Таким образом, если величина АмD неизвестна, следует добиваться ра
венства максимальных, а не максимальных повреждающих, как рекомен
дуется в [25], ускорений элемента от действия эксплуатационной и испыта
тельной вибрации. Коэффициент нагрузки при этом будет близок к опти
мальному.
Реальное изделие состоит из многих элементов с различными собствен
ными частотами и добротностями, а эти параметры входят в эквивалентные
соотношения как для линейной, так и для нелинейной моделей. Зависи
мость приведенных выше соотношений от частоты в принципе можно ис
ключить, сделав, например, частотнозависимым уровень воздействия (при
испытаниях качанием частоты). Однако реализовать это трудно, так как
стандартная аппаратура управления большинством электродинамических
вибростендов такой возможности не представляет. Из отечественных уста
новок лишь СУВУУСВ работает на принципе поддержания постоянным гра
диента ускорения платформы, в том числе и в режиме качания синусоидаль
ным сигналом, что соответствует возрастанию ускорения платформы стенда
пропорционально частоте в степени 1/2.
Добротность, как правило, неизвестна для большинства элементов изде
лия. При расчетах ориентируются на ее среднее значение Q = 20. Отсутствие
истинных значений Q снижает достоверность расчетов.
Известны попытки положить в основу принципов эквивалентности ре
жимов испытаний равенство рассеянной энергии при разных воздействиях.
Получаемые при этом соотношения эквивалентности существенно отлича
ются от соотношений, найденных по условиям равенства повреждений. Так,
по энергетической теории соотношение времени однотипных воздействий
обратно пропорционально квадрату отношения их уровней, а по теории эк
вивалентных повреждений — соотношению их уровней в степени m.

6.4. ТИПОВЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ
Метод фиксированных частот заключается в испытаниях
элементов синусоидальной вибрацией последовательно на нескольких фик
сированных частотах. Первоначально он применялся для имитации воздей
ствий, имеющих линейчатый спектр, например, от двигателя, работающего
в стационарном режиме. Реальные вибрационные воздействия обычно непе
риодические, однако при удалении от зоны возникновения их спектр изза
фильтрующих свойств элементов конструкции трансформируется в ряд уз
88

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

кополосных процессов, действующих на некотором широкополосном фоне.
В процессах, где интенсивность фона мала, при обработке осциллограмм
вручную можно условно выделить гармонические компоненты и построить
табличные или графические зависимости амплитуд вибрационного парамет
ра (ускорения, скорости, перемещения) от частоты этих гармоник. В испы
тательные режимы по методу фиксированных частот, как правило, закла
дываются максимальные амплитуды указанных частотных составляющих.
Обобщение данных по совокупности вибрационных процессов с учетом
приближенности ручной обработки приводит к сплошному заполнению не
которого частотного диапазона от низших fн до fв высших значений. Собст
венные частоты элементов изделий могут находиться в любой точке этого
диапазона, а режим испытаний должен обеспечить возбуждение каждого
элемента (с параметрами fоi, Qi) в его резонансной зоне, поэтому необходима
следующая последовательность испытательных частот:

f1 1 fн ;
f2 1 fн 3

Q2 2Q1 2 1
3
;
Q1 2Q2 4 1

.....
Q i 1n 2Qi 2 1
fn 1 fн 3 n 3 П
.
Q1 i 11 2Qi 21 4 1

(6.12)

Так как обычно ориентируются на некоторое среднее значение Q, одина
ковое для всех элементов, то
2Q 2 1 4
fn 5 fн 36
7
8 2Q 1 1 9

n 11

(6.13)

Отсюда число требуемых фиксированных частот в диапазоне fн...fв равно
n1

ln(fв / fн )
f
2 1 3 Q1n в 2 1,
fн
1n[(2Q 2 1)/(2Q 4 1)]

(6.14)

однако в нормативных документах их гораздо меньше.
Так, по отраслевому стандарту испытания в диапазоне 10...120 Гц прово
дятся на девяти фиксированных частотах, а согласно формуле (6.14) их долж
но быть (при Q = 20) более 50. Увеличение интервала между испытательны
ми частотами вызвано стремлением сократить время испытаний. Поэтому
испытания методом фиксированных частот не являются эквивалентом ре
альных воздействий; они чаще используются для сравнительной оценки с
ограниченной достоверностью.
Более точный вариант метода фиксированных частот — метод полигар
монических вибраций, который предусматривает одновременное воспроиз
ведение нескольких гармонических колебаний разной частоты. При этом
преследуются две цели: сокращение времени испытаний и одновременное
возбуждение нескольких возможных резонансов, что позволяет учесть их
возможное взаимное влияние. Этот метод допущен стандартами к примене
нию, хотя и является технически сложным: необходима фазировка сигналов
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

параллельно работающих генераторов, синхронное поддержание несколь
ких резонансов и т. д.
Более распространен вариант метода фиксированных частот — испыта
ние на резонансных частотах. Этим методом испытывают изделия, имеющие
не более 4...6 резонансов по каждой координатной оси.
Метод качающейся частоты в силу своей простоты и доступности обо
рудования широко используется в испытаниях на вибростойкость, а также
для определения резонансных частот конструктивных элементов. Он в зна
чительной степени компенсирует недостатки метода испытаний синусои
дальной вибрацией с фиксированными частотами. При этом методе исполь
зуется синусоидальное воздействие с плавно изменяющейся частотой между
заданными значениями fн и fв. За время плавного изменения частоты каж
дая конструктивная деталь испытуемого прибора может оказаться в режиме
резонанса.
Широко распространены генераторы сигналов с логарифмической раз
верткой частоты:
f(t) = fнеrt,

(6.15)

где r — параметр, определяющий скорость качания, пропорциональную те
кущей частоте.
При такой развертке время Dtо прохождения резонансной зоны не зави
сит от значения резонансной частоты fо.
Вибрация с качающейся частотой редко встречается в эксплуатации ВГМ;
ее, например, создают двигатели при равномерном увеличении или замедле
нии скорости движения. Обычно реальная вибрация с непрерывным спек
тром имитируется широкополосной нормальной случайной вибрацией с рав
номерной спектральной плотностью G. Реакция на нее линейного элемента
(резонатора) представляет собой сосредоточенный в зоне собственной часто
ты узкополосный процесс с распределением амплитуд по закону Рэлея:

РА 1 ехр[2 A 2 /(232мR )],

(6.16)

где А — текущая амплитуда вибрационных ускорений массы резонатора;
sмR — среднее квадратическое значение ускорений.
Поскольку предполагаемые повреждения носят усталостный характер,
можно считать, что вибрация качанием частоты моделирует широкополос
ную случайную вибрацию, если действие каждой из них вызывает в резона
торе одинаковое число циклов деформаций на равных уровнях. Число коле
баний резонатора NА выше некоторого уровня А при воздействии с качаю
щейся частотой и постоянной амплитудой ускорения Аок определяют из
амплитудночастотной характеристики:
Аок
А1
.
(6.17)
2
(1 2 z )2 3 z2 / Q2
Амплитуда ускорения Аок будет больше А при частоте Z1fo < f < Z2fo, где
2 / A 2 2 1.
Z1,2 1 1 2 1/(2Q2 3 (1 2 1/2Q2 )2 4 Aок

(6.18)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

С учетом (6.15) и (6.18):
NA 1

fo
2 2 1/ Q2 2 1 2 (34мR / A)2 ;
5

b = Аок / sмR,

(6.19)
(6.20)

где b — безразмерный параметр, определяющий ускорение платформы
стенда Аок.
С учетом выражения (6.17):
Аок = b 051GQfo .

(6.21)

Обозначим характеристику, аналогичную РА в формуле (6.16) для резо
натора, подвергающегося действию вибрации с качающейся частотой, РАS.
Если отнести число колебаний резонатора выше уровня А к общему числу
циклов foТR за время ТR действия случайной вибрации, то получим
РАS = aNA,

(6.22)

где a — безразмерный параметр, определяющий число циклов качаний
k = abТR.
Варьируя параметры a и b, можно изменять вид кривых на рисунке 6.5.
В случае совпадения РА и РАS, определяемого совмещением их кривых для
всех уровней А / sмR (либо наиболее существенного диапазона их уровней),
можно было бы считать, что вибрация качанием частоты действительно мо
делирует широкополосную вибрацию.

Рис. 6.5

Согласование кривых закона
распределения Рэлея (1)
и пиковых ускорений
резонаторов при Q = 10 (2)
и Q = 20 (3)
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Однако удовлетворительное совмещение этих кривых даже в ограничен
ной области аргумента А / sмR невозможно, так как они существенно зависят
от добротности Q. Например, при одном из возможных оптимальных вари
антов совмещения РАS и РА (соответственно a = 0,08; b = 0,3) в зоне наиболее
значимых уровней (2...3) sмR РАS отличается от РА в 2,4 раза, а для изделия,
состоящего из элементов с различной добротностью, расхождение будет еще
больше. Согласно (6.21) амплитуда ускорения платформы стенда зависит
еще и от собственной частоты и добротности элемента, следовательно, ре
жим испытаний должен назначаться отдельно для каждого элемента. Реаль
ные испытания проводятся не поэлементно — прибор испытывается в це
лом, причем амплитуда ускорения (или перемещения) платформы стенда
остается постоянной в довольно широком диапазоне качания частоты. При
этом режим испытаний рассчитывают, ориентируясь на средние либо прису
щие большинству элементов параметры, что также определяет отклонение
РАS от РА. Если, например, согласование кривых на рисунке 6.5 выполнено
для элемента с параметрами Q1 = 10 и fо1, то испытывать изделие надо при
ускорении платформы стенда:
Aок1 1 21 0,53Q1fо1G .

(6.23)

Другой элемент изделия, например с добротностью Q2 = 20 и собственной
частотой fо2 = fо1, необходимо испытывать при ускорении

Aок2 1 21 0,53Q2 fо1G ,

(6.24)

тогда для него кривая 3 распределения на рисунке 6.5 будет иметь другой
вид. Но поскольку при испытаниях этого элемента в составе прибора на
платформе стенда поддерживается Аок1 < Аок2, выражение для кривой рас
пределения принимает вид
2 /( A 2 A 2 )
PAS2 1 21 2 3 1/ Q22 3 1 3 412 52мR 2 Aок1
ок2

(6.25)

и кривая смещается влево, приближаясь к исходному распределению Рэлея.
К подобному же эффекту привело бы увеличение собственной частоты fо2
элемента по сравнению с расчетной fо1. В общем случае расчета режима ис
пытаний на параметры Q1, fо1 и ускорение платформы Аок1 = b1sмR1 исходная
(при b = b1) кривая распределения элемента с параметрами Q2, fо2 перемеща
ется в положение, соответствующее
1 2 11 fo1Q1 /(fo2 Q2 ).

(6.26)

Такое перемещение может быть значительным, так как при неизменной
амплитуде входного ускорения элементам с бо´льшими собственными часто
тами присуща бо´льшая добротность.
Метод комплексных циклов, являющийся модификацией метода испы
таний качающейся частотой, позволяет моделировать распределение ампли
туд колебаний элементов РЭ для любого вида эксплуатационной вибрации.
92

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В процессе испытаний амплитуда ускорений платформы стенда изменяется
по закону, обеспечивающему выполнение условия эквивалентности в виде
NИ(А) = NЭ(А),

(6.27)

где NИ(А) и NЭ(А) — число колебаний с амплитудой выше заданного уровня
А при испытаниях и эксплуатации.
При этом условие (6.27) должно выполняться в пределах каждого или
нескольких циклов качания. Проще осуществить испытания этапами (ком
плексными циклами), каждый из которых включает u циклов качаний час
тоты с переменной от цикла к циклу амплитудой ускорения платформы
стенда. Закон изменения амплитуды при этом определяется из условия
i 12

k3 NИ ( Аоi ) 1 NЭ РЭ ( А),
i 11

(6.28)

где NИ(Аоi) — число колебаний элемента, превышающих уровень А в iм
цикле с амплитудой Аоi ускорения платформы стенда; NЭ — общее число
колебаний элемента при эксплуатации в течение заданного времени; k —
число комплексных циклов.
Определить закон изменения амплитуд Аоi, позволяющий выполнить усло
вие (6.28), сложно, поэтому Р. Д. Тетельбаумом было предложено прибли
женное решение: в некотором интервале относительных амплитуд x = А / s
(s — среднее квадратическое значение амплитуды эксплуатационной вибра
ции) условие (6.28) следует выполнять точно, а в остальных — с небольшим
отклонением. Например, для комплексного цикла, эквивалентного вибра
ции в виде широкополосного случайного шума, амплитуды ускорения плат
формы стенда должны составлять

Aоi 1 2i 0,53GQfo / Q ,

(6.29)

где mi = Аimax / s; Аimax — относительная максимальная амплитуда текущего
цикла.
При этом считается, что определен набор значений mi, обеспечивающий
выполнение условий эквивалентности вибраций в интервале относительных
амплитуд от 0,8 до 4 со среднеквадратичным отклонением от закона Рэлея в
4,3%. Установлено, что составляющие mi комплексного цикла одинаковы
для элементов с любой добротностью, однако требуемое число комплексных
циклов от нее зависит. Законы распределения реальных процессов усечен
ные. Все это учитывается в полученном решении, которое базируется на
равенстве максимальных реакций элемента на эксплуатационную и испыта
тельную вибрацию, в то время как при обычных испытаниях качанием час
тоты может наблюдаться их значительное расхождение. Метод комплекс
ных циклов дает возможность достаточно точно и сравнительно просто вос
производить в элементе с известной добротностью любой закон распределения
амплитуд его колебаний.
Метод широкополосной случайной вибрации (ШСВ) позволяет воспро
извести с наибольшей точностью реальные эксплуатационные воздействия,
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 6.6

Стойка ШСВ модели
G02028:
1 — панель установки харак
теристик спектра; 2 — па
нель усилителя постоянного
тока; 3 — панель управле
ния сигналами; 4 — блок
фильтров выравнивателя;
5 — блок фильтров анализа
тора; 6 — панель анализато
ра; 7 — двухкоординатный
самописец; 8 — панель кон
трольного осциллографа.

которые имеют вид хаотических колебаний. Моделируемая вибрация рас
сматривается как процесс нормальный и стационарный с неизменяющими
ся во времени статистическими характеристиками. В качестве основной ха
рактеристики используется спектральная плотность G, поскольку вероят
ность возникновения отказа находится в прямой зависимости от ее уровня.
Кривые исходной спектральной плотности имеют различные очертания.
Для их воспроизведения на электродинамических вибростендах использует
ся специальная аппаратура. Во время испытаний не всегда удается полно
стью скомпенсировать влияние резонансов испытуемого изделия на движе
ние платформы стенда. Компенсация считается удовлетворительной, если
находится в пределах ± 3 дБ, что отражено в нормах испытаний (ГОСТ
РВ20.57.305). Очертания спектра воспроизводятся приближенно по поло
сам частот, и степень приближения зависит от их ширины [24]. Таким обра
зом, на стендах случайной широкополосной вибрации воспроизводится не
реальное воздействие, а его модель по спектральной площади, позволяющая
подвести к испытуемому изделию весь спектр частот одновременно, учесть
взаимное влияние резонансов отдельных элементов и сохранить продолжи
тельность испытаний. Недостатком метода является использование дорого
стоящего оборудования, требующего высококвалифицированного обслужи
вающего персонала (рис. 6.6).
В методе узкополосной случайной качающейся вибрации широкополос
ное случайное возбуждение с относительно низким уровнем спектральной
94

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

плотности заменяется интенсивным узкополосным с медленно изменяющей
ся (качающейся) средней частотой в необходимом диапазоне, так называе
мой узкополосной свипирующей вибрацией (УСВ). Установлено, что при
определенных условиях УСВ может вызвать в элементах испытуемых изде
лий реакцию с таким же распределением пиков напряжения, что и при
широкополосной вибрации. Последняя вызывает в линейном резонаторе
случайные колебания с распределением пиковых значений по закону Рэлея.
11, за время ТR действия
Ожидаемое число пиков, превышающих уровень x
широкополосной вибрации:
Nx11 1 foТR РА.

(6.30)

Среднее квадратическое значение ускорения реакции того же резонатора
на возбуждение случайной узкополосной вибрацией:
sп = Wsоп,

(6.31)

где sоп — среднее квадратическое значение ускорения УСВ; W — передаточ
ный коэффициент.
По мере приближения центральной частоты УСВ к частоте fо отклик
резонатора возрастает, приближаясь к Qsоп. Если резонанс успевает полно
стью развиться, а скорость регулирования обратной связи между платфор
мой стенда и задающим генератором столь мала, что не искажается ампли
тудное распределение возбуждения (которое также подчинено закону Рэ
лея), то вероятность превышения отдельным пиком некоторого уровня А:
PAП 1 ехр[2 A 2 /(2W 2 32оп )].

(6.32)

Используя приближенное выражение (6.3) для W и логарифмический
закон изменения скорости качания (6.15), можно получить следующее вы
ражение для числа пиков отклика NА, превышающих уровень А и пронорми
рованных общим числом Nч циклов ускорений в полосе резонанса:

NA
Nч

4
51 1 7 А 82 3
1 7 Q6оп 8 4 52
9 Q6оп
ехр
1

2
2 А
5 1 Q6оп 4Q A 5

(6.33)

Чтобы методы узкополосной и широкополосной вибраций были эквива
лентными, кривая, построенная по формуле (6.33), должна совпадать с кри
вой распределения (6.16). Однако точного совпадения достичь не удается.
Варьируя уровень нагрузки sоп и продолжительность ТRп узкополосных ис
пытаний, добиваются приближенного совпадения кривых в зоне как наибо
лее существенных для повреждения уровней нагрузки (2...3) sмR (рис. 6.7),
при этом
1оп 2 qn 0,53Gfo / Q ;

(6.34)

1f 2
TRп 3 Sn QTR 1п 4 в 5,
6 fн 7

(6.35)

где qn = 1, 2 и Sn = 0,65 коэффициенты уровня воздействия и длительности
испытаний.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 6.7

Согласование кривых закона
распределения Рэлея (1) и
пиковых ускорений резонатора
(2) при узкополосной
свипирующей вибрации

Уровень нагрузки sоп зависит от частоты и добротности. Влияние часто
ты учтено: входящее в аппаратуру для воспроизведения УСВ устройство
регулирования поддерживает во время испытаний постоянный градиент уско
рений
1 2 3оп / 24f .

(6.36)

Расчет рекомендуется вести по среднему значению Q = 20. При этом точ
ность отклика находится в пределах ± 3 дБ для значений Q = 30...40 и в
пределах ± 7 дБ для значений Q = 4...100. Резонаторы с Q > 20 во время ис
пытаний оказываются перегруженными, а с Q < 20 — недогруженными. Так
как добротность металлических элементов приборов обычно больше 20, та
кие испытания будут ужесточенными.
Длительность испытаний УСВ превышает время действия широкополос
ной вибрации. Экспериментально установлено, что они могут быть сокраще
ны варьированием скорости обратной связи (дБ/с), при увеличении которой
увеличивается ее отношение bк к ширине полосы качающейся вибрации
(Гц). Совмещением кривых, построенных при различных значениях bк, оп
ределяются соответствующие коэффициенты уровня воздействий qn и дли
тельности Sn испытаний. При сокращении времени испытаний необходи
мый уровень воздействия возрастает и ухудшается точность воспроизведе
ния закона распределения Рэлея. Так, при медленных испытаниях (bк £ 33)
желаемое распределение пиков достигается в довольно широком диапазоне
амплитуд с точностью ± 1 дБ; Sn = 0,65; qn = 1,2. Доведя bк до 300, можно
сократить время испытаний в три раза (Sn = 0,21) по сравнению с временем
медленных испытаний, но одновременно возрастает в 1,5 раза требуемый
96

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

уровень нагрузки (qn = 1,8), и совпадение распределения пиков с точностью
± 1 дБ будет достигнуто только в зоне амплитуд (2...3) АмR. Небольшим до
полнительным увеличением уровня нагрузки (qn = 1,96) можно еще почти
вдвое сократить время испытаний (Sn = 0,11), но точность совпадения рас
пределения пиков в этой зоне амплитуд при этом снизится до ± 3 дБ. Даль
нейшее сокращение длительности испытаний за счет увеличения скорости
обратной связи и уровня нагрузки влечет за собой ухудшение точности вос
произведения. Если, например, fв = 500 Гц, fн = 10 Гц (нормы испытаний
танковой аппаратуры по ГОСТ РВ 20.57.305), Q = 20, то согласно (6.35)
ТRп = 78,2´SпТR, откуда при медленных испытаниях ТRп » 51ТR, а при мак
симальных ускорениях — ТRп = 8,6ТR.
Таким образом, даже максимальные узкополосные испытания займут
почти в девять раз больше времени, чем широкополосные.

6.5. ИСПЫТАНИЯ НА УДАРНУЮ ПРОЧНОСТЬ
Многократные удары малой и средней интенсивности, воз
никающие при преодолении различных дорожных препятствий, стрельбе из
орудия, десантировании и т. п., вызывают усталостные поломки. Выразим
ударное воздействие с помощью временной функции Ао(t), заданной в малом
интервале времени t. Изза высокой добротности резонаторов функция Ам(t)
реакции на ударное воздействие Ао(t) имеет вид, близкий к затухающему по
экспоненте синусоидальному колебанию с частотой, равной собственной час
тоте испытуемого резонатора. В течение времени t существует еще один пе
реходной процесс [10]. Он может характеризоваться большим ускорением
1
Ам, чем процесс затухания свободных колебаний, только тогда, когда t ? f .
o
Процесс затухания колебаний на интервале t > t называется ударным после
действием. Процесс при t < t рассматривается как текущая реакция на удар.
На этом интервале времени реакция резонатора почти не зависит от формы
кривой ударного воздействия, поэтому целесообразен сокращенный анализ
процесса удара, относящийся только к пиковым значениям временной функ
ции реакции в зависимости от собственной частоты fо резонатора.
Рассмотрим эти соотношения на примере полусинусоидального удара,
наиболее просто реализуемого на ударных стендах. При очень низких часто
тах fо = 1 / t, реакция на удар имеет вид затухающей синусоиды и текущая
реакция на него в первом приближении не учитывается. Для частот fо, срав
нимых с 1 / t, рассматривается текущая реакция с пиковым значением Амт и
реакция последействия с первым пиковым значением Амп. Для очень высо
ких частот fо ? 1 / t ускорение массы квазистатично повторяет воздействие
Ао(t) и в первом приближении последействие Амп не учитывается. Пиковые
значения Амт и Амп для заданных форм кривой удара и добротности Q явля
ются однозначными функциями частоты. Для случаев Q ? 1 зависимости
отношений пиковых значений Амт и Амп к амплитуде Ао воздействия от часто
ты собственных колебаний резонатора называют ударными спектрами S:
текущим (Sт) и последействия (Sп) [25]. Они показаны на рисунке 6.8а для
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Рис. 6.8

Ударные спектры (а): текущий (1) и последействия (2); реакция резонатора (б)
на полусинусоидальное воздействие: текущая (1) и последействия (2)

Рис. 6.9
2 1o t 3
К расчету плотности распределения для огибающей Aм (t) 4 Sn Ao exp 6 5
7
8 2Q 9
реакции последействия на удар

полусинусоидального удара. При больших значениях Q ее изменения не
влияют на значения Sт и Sn. При Q = 20 эти значения отличаются менее, чем
на 10% от Sт и Sn, соответствующих Q ® ¥. В том случае, когда, кроме обоих
спектров удара, других сведений о временной функции Ао(t) нет, можно по
спектрам найти приближенную функцию реакции Ам(t), как показано на
рисунке 6.8б. В этом случае неизвестное изменение от времени текущей ре
акции на удар заменяют процессом полусинусоидальной формы с пиковым
значением SтАо, а начало синусоидального процесса последействия полага
ют при t = t.
Для расчета усталостных повреждений существенным является только
относительное число пиковых (амплитудных) значений нагрузок в отдель
ных интервалах значений амплитуд независимо от последовательности их
возникновения. Для расчета плотности распределения реакции, как функ
ции времени Ам(t), принимают, что удар по истечении достаточно большого
промежутка времени ТZ периодически повторяется. Время ТZ выбирают так,
98

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

чтобы амплитуда Ам(t) могла уменьшится не менее чем до 10% от своего на
чального значения. Принимают, что ролью текущего процесса в появлении
повреждения можно пренебречь, так как за пиковым значением текущего
процесса следует несколько соизмеримых пиковых значений последействия.
Исходя из этого предположения, относительное число пиковых значений
колебаний нагрузки в данном интервале значений амплитуд определяют по
времени пребывания огибающей Ам(t) в этом интервале (рис. 6.9):
1t
2 3( Aм )1Aм ;
ТZ
1Aм
Q
1t 2
2
;
dAм / dt 4fo Aм
Q
1
3( Aм ) 2
5
.
4foТZ Aм

(6.37)

Нормированная по первой амплитуде процесса последействия плотность
распределения:
Sn АОП
Q
1 Aм 2
36
7 4 8f Т 5 A ,
(6.38)
S
А
9 n ОП
o Z
м
где АОП — пиковое значение входного воздействия.
На основе полученных зависимостей в [25] приведена формула для расче
та величины повреждения при воздействии одним ударом:
2

Д 3 K (fo )

fo 1 Sn (fo ) AOП 2
5 .
АМД
2 6 106 47
8

(6.39)

В формуле (6.39) АМД соответствует пиковому значению Ам, а коэффици
ент повреждения для достаточно больших нагрузок может быть принят рав
ным
Q
K (fo ) 1
.
82foTZ
(6.40)
Необходимое количество ударов nуд при испытаниях должно лежать в
интервале усталостной выносливости линии Велера для удара:
2,5
5
1 105 2 nуд 2 1 107.
Q
Q

(6.41)

Для практических целей считается достаточным nуд = 8000.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

ГЛАВА

ГЛАВА 7. ПРОЧНОСТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
С УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ПРИБОРОВ
И ИХ РЕАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ

7.1. ДИНАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА
ПРИБОРОВ

ри рассмотрении динамической структуры прибора раз
личают два случая трансформации воздействий от места установки в объек
те до его конструктивных элементов (КЭ): при наличии системы амортиза
ции и без системы амортизации (жесткое крепление к объекту).
Амортизация, как составная часть оборудования, достаточно типизиро
вана, что позволяет определить параметры воздействия на прибор как в
эксплуатационных, так и в стендовых условиях. Систему амортизации внут
реннего оборудования можно принять в виде линейного колебательного зве
на второго порядка с добротностью Qа и собственной частотой fоа.
Дальнейшая трансформация воздействий проходит через корпус прибо
ра, платы и комплектующие элементы с учетом динамических свойств их
крепежа.
Для оценки амплитудночастотных характеристик (АЧХ) КЭ были про
ведены экспериментальные исследования в натурных и стендовых услови
ях. Натурные исследования по трансформации воздействий проводились при
движении ВГМ по бетонной трассе с записью измерительной информации на
магнитную ленту с последующей ее машинной обработкой. В стендовых усло
виях использовалась установка, блоксхема которой показана на рисунке 7.1.
Исследованиями было охвачено большое количество блоков танкового элек
трооборудования.
Рис. 7.1

Структурная схема установки для
исследования динамических
характеристик КЭ:
1 — исследуемый объект; 2 — электрет
ные датчики; 3 — согласующий усили
тель; 4 — детектор; 5 — двухкоординат
ный самописец типа 3086; 6 — система
управления вибростендом типа ГССУСС;
7 — усилитель мощности типа УУС16;
8 — вибростенд типа УВЭ50/55000.

100

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 7.2

Амплитудночастотная
характеристика РЧН04
в вертикальном
направлении:
1 — ускорение платформы
вибратора 10 м/с2; 2 — АЧХ
прибора при ускорении
10 м/с 2; 3 — АЧХ прибора
при ускорении 20 м/с2.

Рис. 7.3

Амплитудночастотная
характеристика платы
в точке 8:
1 — ускорение платформы
вибратора 10 м/с2; 2 — АЧХ
платы при ускорении 10 м/с2;
3 — АЧХ платы при уско
рении 20 м/с2.

Рис. 7.4

Точки измерения на
плате прибора РЧН04

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

101

В качестве примера на рисунке 7.2 представлена АЧХ регулятора часто
ты и напряжения РЧН04 (в центре корпуса прибора) для вертикальной
плоскости измерения, а на рисунке 7.3 — АЧХ одной из его плат для точки 8
(рис. 7.4).
Анализ полученных материалов показал, что резонансы КЭ блоков рас
положены в основном в области частот 50...1000 Гц. Коэффициенты дина
мичности (добротность Q) в области резонансов КЭ оцениваются в среднем
величиной Q = 10, что будет учитываться в дальнейших расчетах. При ис
следовании реакции элементов в виде систем с распределенными параметра
ми (плат) на воздействие нестационарных или случайных широкополосных
нагрузок установлено, что в спектрах реакции преобладают первые низко
частотные формы колебаний. Этот факт (с учетом ограниченности спектров
воздействий) позволяет в описании таких элементов пользоваться теми же
формулами передаточной функции резонатора, что и для дискретных эле
ментов, включая систему амортизации:
2
2
25
42 6
4 6 3
W ( j4) 7 9 1 1 2 8 5
Q4o
4o

или в приближенном виде

2
2 4
1 3
1 16 8 2
W ( j4) 7 94 5
Q
4o

11/2

(7.1)

11/2

(7.2)

7.2. МОДЕЛЬ ДОРОЖНОГРУНТОВЫХ
УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Дорожногрунтовые условия включают в основном эксплуа
тацию ВГМ по следующим видам трасс: трассы заводских полигонов (ТЗП),
составляющие 1% пробега от заданного ресурса; трассы учебных центров
(ТУЦ) — 79%; трассы суточных маршей (ТСМ) — 20%. Каждая из указан
ных трасс в свою очередь разделяется на участки с разными дорожногрунто
выми условиями: разбитые танковые трассы, составляющие 80% от ТЗП и
30% от ТУЦ; дороги с твердым покрытием, составляющие 10% от ТЗП, 15%
от ТУЦ и 40% от ТСМ; грунтовые дороги, составляющие 10% от ТЗП, 55%
от ТУЦ и 60% ТСМ.
Средняя скорость движения для каждого из участков трасс определяется
большим количеством факторов: удельной мощностью и приспособляемостью
двигателя и трансмиссии, динамическим ходом опорных катков, типом кат
ков и гусениц. Из факторов, ограничивающих скорость движения, можно
указать плавность хода, тяговодинамические и эргономические факторы.
При оценке влияния дорожногрунтовых условий эксплуатации ВГМ на
их вибронагруженность различают три типа обобщенных трасс:
1 — дороги с твердым покрытием (бетон, асфальтобетон, булыжник, ас
фальт, обледенелые трассы, неразбитый такыр);
2 — грунтовые дороги (полевые, в равнинной и пересеченной местности
с твердым грунтом);
102

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

3 — бездорожье (болотистая и песчаная местность, разбитый такыр, ко
лонный путь, разбитые танковые трассы).
Значения максимальных из средних скоростей движения по обобщен
ным видам трасс 1, 2 и 3 и относительная доля каждой из трасс за ресурс
эксплуатации представлены в таблице 7.1.

12324526738592
2 9

29 42

82 3

552

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

3 89

9529 5
2 93
3 83! "

#3 5 26
329 4 6
5! $%

9529 6
5 3256
7384 5529

342

542

1642

772

46582

372

4672

342

782

1642

772

46582

372

4672

342

1642

772

46582

372

352

4672

342

1642

772

752

46582

372

4672

&3 552
3 6
89! %

55642

5642

7642

57642

5 252 2 2 2 !"2 # # $% &#2 '2 (62 $
'!#&)2 2
&)2 )2 2*2 '$+ &)2+ )2, + "-)2. 2

С целью исключения возможности получения ослабленных режимов ис
пытаний в расчет их параметров закладывают максимальные для конкрет
ных скоростей уровни вибрации при движении по твердым трассам, в полтора
раза меньшие — при движении по грунтовым трассам и в два раза меньшие
уровни — при движении по бездорожью. Приведенное время эксплуатации
определяют при параметре m = 2 по формуле
Sij
tч 4 9
Vij
ij

2 1(Vij ) 3
5 1(V ) 6 ,
7
max 8

(7.3)

где Sij, Vij, sij — соответственно наработка по пути, средняя скорость движе
ния, среднеквадратический уровень вибрации для данного вида i и типа
j трассы; s(Vmax) — среднеквадратический уровень вибрации для максималь
ной скорости движения по бетону.
Расчет приведенного времени эксплуатации tч в таблице 7.1 условно вы
полнен для ресурса 104 км. Если заданный ресурс будет отличаться от ука
занного, пропорционально сокращают или увеличивают приведенное время
эксплуатации.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

103

7.3. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ИСПЫТАНИЙ
НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ
7.3.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТОВ

В расчетах эксплуатационная вибрация представляется как
широкополосный случайный процесс с наложенными на него квазидетерми
нированными узкополосными процессами (см. гл. 2). Испытательная вибра
ция нормируется в виде синусоидального процесса. Критерием эквивалент
ности эксплуатационного и испытательного воздействий, как принято выше,
является равенство накопленных усталостных повреждений в КЭ изделий.
Условия эксплуатации с точки зрения вибрационных воздействий пред
ставляются дорожногрунтовой моделью эксплуатации, которая определяет
натурную вибрацию в местах установки приборов в объекте.
В качестве исходных для дальнейшего расчета режимов испытаний при
няты:
§ модель дорожногрунтовых условий эксплуатации, учитывающая тип
трассы, среднюю скорость движения, наработку по ним за ресурс экс
плуатации, уровень вибрации в зависимости от трассы и скорости движе
ния по ней;
§ динамические характеристики системы амортизации изделий, опреде
ляемые их амплитудночастотными характеристиками (АЧХ), — собст
венные частоты fоа и добротности Qа;
§ динамические характеристики КЭ изделий, определяемые резонансны
ми частотами fо и добротностью Q;
§ характеристики усталости КЭ изделий, определяемые показателем m
степени кривой усталости и уровнем нагружения КЭ, соответствующим
пределу выносливости.
Данные о значениях fо, Q, fоа и Qа получают опытным путем либо на
основе сведений об аналогичных образцах изделий. Характеристики устало
сти m и Ам min (минимальная амплитуда повреждающей многоцикловой на
грузки) также определяются испытаниями партии изделий и их комплек
тующих элементов по методикам усталостных испытаний либо на основе
данных по аналогичным образцам. При отсутствии данных по характери
стикам усталости КЭ параметры режимов испытаний рекомендуется рассчи
тывать по методикам приближенных решений, представленных ниже.
Для принятого критерия эквивалентности воздействий по равенству на
копленных усталостных повреждений, линейной гипотезе суммирования
повреждений и случайному характеру процессов накопления повреждений
и действующих нагрузок оценка результирующей степени повреждения
имеет вид
n( A )
Д12
,
(7.4)
N ( A)
где án(A)ñ — среднее число циклов, которое изделие проработало под нагруз
кой А; áN(A)ñ — математическое ожидание долговечности изделия под на
грузкой А.
104

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В свою очередь,
N ( A ) 1 No ( AМД )

m
AМД

Аm

(7.5)

где Nо — число циклов, соответствующее точке перелома кривой усталости
и равное 2×106.
Реальные случайные нагрузки, передаваемые на элементы оборудова
ния, могут иметь характер узкополосных и широкополосных процессов.
Для нахождения функций распределения амплитуд напряжений, опреде
ляющих процесс накопления усталостных повреждений, требуется схемати
зация процессов.
Существует ряд таких схематизаций [26]: методы выбросов, экстрему
мов и др. Выбор метода схематизации определяется сложностью структуры
вибрационного процесса. Степень сложности структуры процесса определя
ется отношением среднего числа экстремумов к среднему числу нулей в еди
ницу времени, которое называют параметром широкополосности процесса.
Для нормального случайного процесса параметр широкополосности опреде
ляют по формуле

1
21
3
5 G (f ) 4 f 4 df G (f ) 4 df 6
57 0
68
0
1

0,5

G (f ) 4 f 2df

(7.6)

где G(f) — спектральная плотность мощности широкополосного процесса.
Различные методы схематизации дают разные оценки долговечности, а
результаты испытаний отличаются тем больше, чем больше параметр b.
Для узкополосных процессов b = 1 и все схематизации приводят к одина
ковой оценке долговечности, поэтому предпочитают пользоваться методом
экстремумов, плотность распределения которых для исследуемых процессов
известна.
Для широкополосных процессов и b ? 1 рекомендуется использовать
метод циклов, который дает наилучшее экспериментальное подтверждение
расчетов. Однако для реальных процессов, характерных ВГМ, в силу ограни
ченности спектра частот (до 500 Гц) параметр b не превышает значения 1,34.
В этом случае схематизации используют метод размахов, дающий макси
мальную оценку долговечности и приводящий к верхней оценке нормируе
мого воздействия [26].
В общем случае результирующую степень повреждений при случайном
нагружении, исходя из (7.4) и с учетом функции распределения амплитуд
нагрузки w(А) схематизированного процесса, можно представить как:
A max

Д 2 nc

A min

1( A )
dA,
N( A)

(7.7)

где nc — число циклов случайного процесса нагружения; Amin, Amax — мини
мальная и максимальная повреждающие амплитуды нагрузки.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

105

При совпадении резонансной частоты fо КЭ с квазидетерминированной
составляющей Амч эксплуатационного воздействия функцию распределения
схематизированного процесса определяют по формуле
5ч ( А ) 6

A
2

2 4
3 А 2 2 Амч
3 A 1 Aмч 4
I0 8
9 ехр 8 7
9,
2
2
2

(7.8)

2 A 1 Aмч 3
где I0 4
5 — модифицированная функция Бесселя нулевого порядка;
7 62 8
s — среднеквадратический уровень случайной вибрации.
При широкополосном нагружении КЭ в дорезонансной зоне:

4ч ( A ) 5

1A
2 12 A 2 3
exp 7 6
8.
2
9
292

(7.9)

Функция распределения схематизированного узкополосного случайного
процесса при синусоидальной вибрации со сканированием частоты (fн...fв) в
области резонанса КЭ равна:
11

2
2
2
3
f
A 5
A 5
8S ( A ) 9 6Qo ln в 4
Aм max 7 .
11 4
fн Aм max
Aм max
6
7

(7.10)

Для определения времени действия ts и уровня эквивалентной вибрации
степень повреждения при эксплуатации и степень повреждения при испыта
тельном воздействии приравнивают между собой. Расчеты распространяют
ся на четыре вида исполнения аппаратуры: амортизированная и неаморти
зированная аппаратура при отсутствии или наличии в ней резонансов конст
руктивных элементов в диапазоне частот испытаний.
7.3.2. НЕАМОРТИЗИРОВАННАЯ АППАРАТУРА
ПРИ ОТСУТСТВИИ РЕЗОНАНСОВ КЭ

В этом случае эксплуатационной нагрузкой на КЭ является случайный
широкополосный процесс с нормальным распределением экстремумов. Ис
пользуя схематизацию по методу размахов [26], получим

где s2 =

2 G(f )df

4( А ) 5

1A
2 12 А 2 3
exp 7 6
8,
2
9
292

(7.11)

— дисперсия эксплуатационного процесса.

При этом эффективная частота циклов, образованных нулями, составит

fэф

106

21
3
4 9 G (f )f 2df 5
4
5
6 4 01
5
4 G (f )df 5
47 90
58

0,5

(7.12)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

С учетом того, что nсч = fэфtч, где tч — время действия случайной вибра
ции, степень повреждения при эксплуатационном воздействии будет равна:
Amax

Дч 4 nсч
Amin

2 1A2 3
1 2 A 3 1A
exp 6 5 2 7 dA.
6
7
2
No 9 AМД
8
9 28

(7.13)

Испытательной нагрузкой в данном случае будет гармоническая вибра
ция со сканирующей по логарифмическому закону частотой с практически
постоянной амплитудой Ао:
f(t) = fнеrt.
Число циклов при сканировании в диапазоне частот испытаний fн...fв за
время испытаний ts составляет
f 1f
ncs 2 ts в н .
(7.14)
ln fв / fн
Степень повреждения при испыта
тельном гармоническом воздействии с
амплитудой Ао и логарифмическим за
коном изменения частоты можно выра
зить как
m
n 1 A 2
ДS 3 cs 4 o 5 .
(7.15)
No 6 AМД 7
В соответствии с критерием эквива
лентности воздействий (Дч = ДS) опре
деляют время действия tS синусоидаль
ной вибрации в зависимости от приве
Рис. 7.5
денного времени tч эксплуатации. При
Нормированная зависимость
времени эквивалентных испытаний
этом уровень испытательной вибрации
при отсутствии амортизации
Ао задают исходя из требуемого ускоре
и резонансов КЭ:
ния испытаний.
1 — n = 1; 2 — n = 1,5; 3 — n = 2; 4 — n = 3;
В нормативной документации верх
5 — n = 4; 6 — n = 5.
няя граничная частота задания вибра
ций на изделия отрасли составляет 500 Гц. Нижняя граничная частота мо
жет быть указана равной 40 Гц, так как на частотах ниже нее должны
отсутствовать резонансы конструктивных элементов. Таким образом для
зоны частот испытаний 40...500 Гц из (6.5) и (6.6) получим значения
b = 1,34 и fэф = 300 Гц. Тогда зависимость времени испытаний, отнесен
ного ко времени эксплуатации, в функции от показателя степени m кри
вой усталости для разных отношений n уровня Ао эквивалентной гармо
нической вибрации к среднеквадратическому уровню s случайной вибра
ции (n = Ао / s) можно представить графически (рис. 7.5) в нормированном
виде, обозначив
f
K 1 fэф ln в /(fв 2 fн ).
fн
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

107

Как видно из рисунка 7.5, время эквивалентных испытаний tS сильно
зависит от уровня вибрации и показателя m. Однако при n = 2 эта зависи
мость от параметра m наиболее слабая. Именно поэтому этот режим можно
считать оптимальным с точки зрения его эквивалентности для любого пока
зателя m. При этом время испытаний ts будет составлять примерно четвер
тую часть приведенного времени эксплуатации tч.
Приближенный расчет режимов испытаний предполагает, что эксплуа
тационной нагрузкой на КЭ приборов будет случайный широкополосный
процесс с нормальным значением распределения, а плотность распределе
ния амплитуд нагрузки определяется по методу размахов.
В процессе накопления повреждений вклад вносят только те уровни,
которые больше предела выносливости, т. е. Аmin ³ AМД. Однако при вычис
лении степени повреждения будем считать, что все уровни нагружения яв
ляются повреждающими (Аmin = 0), так как абсолютная величина Аmin слабо
влияет на параметры эквивалентного режима испытаний.
Предел выносливости является величиной случайной даже для стро
го выполненных образцов материалов, предназначенных для испытаний
на усталость. Для КЭ приборов этот параметр имеет значительно боль
ший разброс, а его экспериментальное определение сопряжено с трудно
стями.
Таким образом вычисленная степень повреждения при эксплуатацион
11max 1 2 составит
11min 1 0 и x
ном широкополосном нагружении и принятых x
Дч 5 tч

где 3

fэф 4m 2m /2 m
6 m 31 Г
31 ,
m
2
7
No AМД

(7.16)

1 m2 412 — гаммафункция.

При испытательном синусоидальном воздействии с качанием частоты
степень повреждения может быть вычислена по формуле
ДS 4 tS

1 fв 1 fн
No ln fв
f

2 A 3
56 o 7 .
8 AМД 9

(7.17)

Тогда уравнение связи уровней и времени действия вибрации будет сле
дующим:

fв
tS 5 4 6m fэф ln fн 2m /2 m
7
8 m 31 Г
31 ,
tч 9 Ао
fв fн
2

(7.18)

где 1 2 G (fв 3 fн ).
В приближенном расчете также ориентируются на графические зависи
t
мости отношения S от показателя m и коэффициента n, представленные на
tч
рисунке 7.5.
108

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

7.3.3. НЕАМОРТИЗИРОВАННАЯ АППАРАТУРА
ПРИ НАЛИЧИИ РЕЗОНАНСОВ КЭ

Для этого случая эксплуатационной нагрузкой на КЭ аппаратуры будет
узкополосный процесс, являющийся следствием резонансов. Реакция КЭ
будет существенно превалировать над реакцией нерезонирующих элемен
тов, что и предопределяет возможный выход из строя в первую очередь резо
наторов.
Рассмотрим общий случай действия обобщенного эксплуатационного
воздействия в виде суммы статистически независимых квазидетерминиро
ванной составляющей — гармоники с частотой, соответствующей шаговым
частотам гусеничного движителя, и случайно распределенной фазой, а так
же случайной составляющей с нормальным законом распределения.
Наибольшая реакция на указанное эксплуатационное воздействие будет
представлять сумму (принцип суперпозиции) квазидетерминированной со
ставляющей с амплитудой АМЧ = АОЧ Q и узкополосной случайной состав
ляющей с распределением экстремумов, подчиняющимся закону распреде
ления Рэлея со среднеквадратическим значением нагрузки на элемент:
2 1f
3
4Э 5 7 o Q 6 G 8
9 2

0,5

(7.19)

где G — спектральная плотность мощности ускорения широкополосной час
ти вибрации в области резонанса КЭ.
Ввиду того, что реакция КЭ в любом случае представляет собой узкопо
лосный процесс (b = 1, fэф » fср » fо), следует воспользоваться для схематиза
ции процесса методом экстремумов.
Плотность распределения амплитуд нагрузки в этом случае будет опреде
ляться функцией распределения Рэлея — Райса [6]:

4ЧЭ 5

А 1 AAМЧ 2
1 A 2 3 A 2МЧ 2
I0 7
ехр 7 6
8
8,
2
2
292Э
9Э
9Э

(7.20)

где I0 — модифицированная функция Бесселя нулевого порядка.
Степень повреждения при обобщенном эксплуатационном воздействии с
учетом (7.4) и (7.6) может быть определена как
ДЧ 4 tЧ

где В =

1 21

2 1

fo 3m
В2
m
m
В2
э
5 2m /2 ехр 6
7 1 1 F1
7 1,1,
Г
,
m
2
2
2
2
No Аo

(7.21)

Амч F m 3 1,1, В2
— вырожденная гипергеометрическая функ
1э ; 1 1 2
2

ция [27].
Испытательная нагрузка в данном случае — сканирующая гармоническая
вибрация с логарифмическим законом изменения частоты. Плотность распре
деления амплитуд реакции КЭ в области резонанса может быть определена
через передаточную функцию резонатора и закон изменения частоты:
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

109

2
2
3
f А 52
А 5
8S ( A ) 9 6Q ln в 4
11 4
Ам 7 .
fн Ам
Ам
6
7

(7.22)

Степень повреждения с учетом (7.7) и (7.22) будет равна

f Am
1
5
ДS 4 tS o мm
No Aо 2Q ln fв
f
н

1 12 2 Г 1 m2 3 0,52 .
m
Г1 2
2

(7.23)

Приравняв (7.21) и (7.23), получим уравнение, связывающее уровни и
время действия эквивалентных нагрузок:
m

fв
tч
1 Ам 2
4 6 5 3 Q ln f KЧS (m, В) t ,
н
s
7 э 8

(7.24)

где обозначено

1 В2 2
2

KЧS

2,26ехр

1
1

m
m
2 2 36Г
5 1 47
8 2
9
m
0,5
m Г
2

1m 5 1,1, В2 2.
2

1 F1

При отсутствии квазидетерминированной составляющей (В = 0) уравне
ние эквивалентности сводится к уравнению связи между сканирующим гар
моническим и широкополосным случайным воздействиями. В этом случае
1F1(m + 1, 1, 0) = 1 и I0(0) = 1. Оценим его с целью практического использова
ния для стендовых испытаний.
Если задавать уровень эквивалентной гармонической вибрации исходя
из равенства
11o Q 2 n 1 fo QG ,
x
2
(7.25)
11

2
fG3
где n = Ао 5 4 o 6 — некоторое число, выбираемое из соображений, при
7 2 Q 8
веденных ниже, то время испытаний составит
tS 1

tч
Q ln(fв / fн ) KЧS (m, B).
nm

(7.26)

f
Нормированная зависимость 14 K 3 Q ln в 25 времени испытаний от пара
fн 7
6
метра m при различных значениях n и В, построенная с помощью таблиц
гипергеометрических функций [27], представлена на рисунке 7.6. Из графи
ков на рисунке следует, что при уровне гармонической вибрации, соответст
вующем случаю Ам max = 3sэ (n = 3, В = 0), время эквивалентных испытаний
практически не зависит от показателя степени кривой усталости в широком
диапазоне его изменения. Поэтому режим испытаний не требует предвари

110

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 7.6

Нормированная зависимость
времени эквивалентных
испытаний при наличии
резонансов КЭ:
1—
3—
5—
7—

n = 2, В = 0; 2 — n = 3, В = 0;
n = 4, В = 0; 4 — n = 5, В = 0;
n = 6, В = 0; 6 — n = 4, В = 1;
n = 5, В = 2; 8 — n = 6, В = 3.

тельного определения характеристик усталостной прочности КЭ и в этом
смысле является оптимальным.
Для обобщенного эксплуатационного воздействия (В ¹ 0) также можно
подобрать значение параметра n, которое с определенной точностью при
заданном В и диапазоне возможного изменения параметра m позволяет по
лучить оптимальный режим испытаний. В первом приближении для любого
значения В можно рекомендовать значение n = 3 + В. При сканировании в
области резонанса КЭ и В £ 2,86 время испытаний на оптимальном эквива
лентном режиме может составить десятую часть приведенного времени экс
плуатации.
Приближенный расчет режимов выполняется при тех же предпосыл
ках, что и точный. Плотность распределения амплитуд нагрузки определя
ется по методу экстремумов и соответствует распределению Рэлея — Райса.
Степень повреждения, вычисленная с учетом того, что Ам min = 0, b = 1, fэф = fо,
будет определяться формулой
m

ДЧ 6 tЧ

1 21

2 1

fo 4 3э 5 m2
В2
m
m
В2
8 1 1 F1
8 1,1,
2 ехр 7
Г
,
9
2
2
2
2
No AМД

(7.27)

QAоч
.
2Э
Степень повреждения при сканирующей синусоидальной вибрации со
ставит
1
m 1
m
3
3
4
fo 5 Aм max 6
1
2
2 2 .
ДS 7 tч
8 A
9 2Q ln(f / f )
(7.28)
m
No
МД
в
н
3
2

где B 1

121 2
1 2

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

111

Уравнение связи уровней и времени действия эквивалентных вибраций
может быть записано в виде
m

tS 2 1э 3
f
4
Q ln в KЧS (m, В),
tЧ 57 Ам max 68
fн

(7.29)

где обозначено

1 B2 2
2

KЧS (m, B) 2,26exp 0

1
1

2
2

2
3 m
4
795 2 6 1 8
m 1
m5
2 2

m
22

1 m2 6 1,1, B2 2.
2

1 F1

(7.30)

При отсутствии квазидетерминированной составляющей коэффициент
В = 0, а значение вырожденной гипергеометрической функции равно еди
нице.
Для приближенного расчета режима испытаний также удобно пользо
ваться графиками на рисунке 7.6 и сделанные для него рекомендации об
оптимальном режиме, как и для точного расчета, остаются в силе.
7.3.4. АМОРТИЗИРОВАННАЯ АППАРАТУРА
ПРИ ОТСУТСТВИИ РЕЗОНАНСОВ КЭ

В этом случае нагрузкой на КЭ в их дорезонансной зоне испытаний явля
ется процесс на выходе системы амортизации. Для решения задачи поиска
соотношения эквивалентности можно воспользоваться решением для слу
чая, рассмотренного в разделе 7.3.3: вместо параметров АЧХ КЭ подставить
параметры АЧХ амортизированного прибора, т. е. вместо fо и Q подставить
fоа и Qа.
Принимая в расчет, что при испытаниях не предполагается давать оцен
ку прогнозных свойств самих амортизаторов, испытания проводят с выклю
ченными амортизаторами и учитывают только их передаточную функцию.
Это позволяет существенно сократить длительность испытаний, не повлияв
на их информативность.
Эксплуатационная нагрузка в этом случае составляет узкополосный слу
чайный процесс с плотностью распределения амплитуд, определяемой урав
нением (7.20), где
Aмч 2 Аоч Qa

3 э 2 3а 2

1
f Q G.
2 oа а

(7.31)

Эффективная частота процесса нагружения будет равна резонансной час
тоте амортизации fэф = fа. Степень повреждения при эксплуатационном воз
действии:
A max

Дч 4 tч fоа
A min

112

2 3
2 A 2 1 Амч
1 2 A 3 A 2 ААмч 3
5
I
ехр
dA.
0
6
6
7
6
7
82а 9 82а
Nо 9 АМД
282а 7
9

(7.32)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 7.7

Нормированная зависимость
времени эквивалентных
испытаний аппаратуры при
наличии амортизации
(испытания с выключенной
амортизацией):
1 — n = 2, В = 0; 2 — n = 2,5, В = 0;
3 — n = 3, В = 0; 4 — n = 3, В = 0;
5 — n = 4, В = 0; 6 — n = 5, В = 0;
7 — n = 3, В = 1; 8 — n = 4, В = 2.

Степень повреждения при испытательном воздействии:
ДS 4 tS

fв 1 fн
ln fв f

1 2 Ao 3
.
No 68 AМД 97

(7.33)

Время действия синусоидальной вибрации tS в зависимости от приведен
ного времени tч эксплуатации определяется путем приравнивания степеней
повреждения ДЧ и ДS, представленных формулами (7.32) и (7.33), при этом
уровень испытательной вибрации задается исходя из требуемого ускорения
испытаний.
Нормированная зависимость отношения времен tS и tч представлена на
рисунке 7.7 при параметрах
K 1 ln

fв fоа
fн fв 2 fн

Ao
.
3
f QG
2 oа а

(7.34)

Из графиков на рисунке 7.7 следует, что при уровне гармонической виб
рации, равном трем среднеквадратическим значениям реакции амортизиро
ванного прибора (n = 3, В = 0), время испытаний слабо зависит от параметра
m. Чем ниже собственная частота fоа и выше нижняя частота fн диапазона
испытаний, тем меньше время испытаний. Так как принято выбирать
fн ³ 40 Гц, время эквивалентных испытаний составит примерно 2% времени
tч эксплуатации, а для приборов с fоа £ 20 Гц — не более 1%.
Приближенный расчет предполагает эксплуатационную нагрузку на КЭ
аппаратуры в виде реакции системы амортизации, которая представляется в
виде узкополосного случайного процесса с плотностью распределения ам
плитуд, определяемой в общем случае законом Рэлея — Райса при
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

113

Aмч 2 Аоч Qа ,

3а 2

1
f QG
2 oа а

fэф » fоа.

Степень повреждения при эксплуатационном воздействии (все нагрузки
считаются повреждающими):
m

ДЧ 6 tЧ

где В =

1 21

2 1

foa 4 3a 5 m2
B2
m
m
B2
8
9 1 1 F1
9 1,1;
2 exp 7
,
2
2
2
2
No AМД

(7.35)

Амч .
1а

Степень повреждения при испытательном воздействии:
ДS 4 tS

fв 1 fн 2 Ao 3
1
5
No ln(fв / fн ) 68 AМД 97

(7.36)

и соотношение эквивалентности воздействий:

2 1

tS foa ln(fв / fн ) m2
3 B2 4 m
m
B2
,
5 m
6 2 exp 7
8
9 1 1 F1
9 1,1;
2
2
2
2
tЧ
n (fв 7 fн )

(7.37)

где n = Ао / sа.
В приближенных расчетах соотношения оптимальности режимов испы
таний аналогичны соотношениям для точных расчетов (рис. 7.7).
7.3.5. АМОРТИЗИРОВАННАЯ АППАРАТУРА
ПРИ НАЛИЧИИ РЕЗОНАНСОВ КЭ

Нагрузкой, определяющей вибропрочность КЭ, является узкополосный
случайный процесс реакции резонаторов. Спектральная плотность воздей
ствия на прибор будет
Gпр(f) = G(f)Wа(f),

(7.38)

где Wа(f) — передаточная функция амортизатора.
В силу того, что ширина области резонанса системы амортизации намно
го больше таковой для КЭ, можно считать воздействие на них, как широко
полосное для любого взаимоположения резонансов fо и fоа.
Тогда степень повреждения при эксплуатационном воздействии:
A max

Дч 4 tч fо
A min

m
2 A 2 1 Ам2 ча 3
2 ААм ча 3
1 2 A 3 A
I
ехр
65
7 dA,
o
6
7
Nо 69 АМД 7 82аэ 9 82а
282аэ
9

(7.39)

где Ам ча = АмчWар(f) и 22аэ 3 1 fо QGпр ; Wар(f) и Gпр — передаточная функция
2
системы амортизации и спектральная плотность мощности вибрации аппа
ратуры в области резонанса КЭ соответственно.
114

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Степень повреждения при испытательном воздействии:
ДS 3

ts fо
f

Q ln в f
н

A max

A min

dA
1 1 A 2
,
2
2
Nо 46 АМД 57
А 2
1 A 2 А
1
4 A 5 МА 1 8 4 А 5
6 МА 7
6 МА 7

(7.40)

где АМА = АоQWар(f).
Путем приравнивания степеней повреждения Дч и Дs определяют соотно
шение искомых времен tч и ts, при этом уровень испытательной вибрации
задают исходя из требуемого ускорения испытаний.
Экспериментальная проверка полученных в данной главе соотношений
эквивалентности проводилась на большом количестве образцов из электро
технической меди, близкой по своим прочностным свойствам к материалам
комплектующих элементов (выводы радиодеталей, проводящие дорожки
печатных плат и т. д.).
Испытания проводились на действие гармонической сканирующей и слу
чайной широкополосной вибрации с нормальным законом распределения.
Результаты испытаний показали, что в обоих случаях воздействий рас
пределение долговечности можно считать логарифмически нормальным.
Средние значения долговечностей при случайной вибрации и эквивалент
ном гармоническом воздействии на разных уровнях нагружения последнего
удовлетворительно согласуются с расчетными значениями долговечности:
относительное среднеквадратическое отклонение не превышает 10%.

7.4. АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ
ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ВИБРОВОЗДЕЙСТВИЙ
Для реализации режимов эквивалентных стендовых испы
таний приборов разработана автоматизированная система управления с ори
ентацией на аппаратурностендовые возможности предприятий отрасли.
Блоксхема такой системы показана на рисунке 7.8 [28].
Система состоит из двух генераторов гармонических сигналов ГГС1 и
ГГС2 и генератора случайного широкополосного сигнала ГСС, выходы кото
рых через сумматор S соединены со входом усилителя УМ электродинамиче
ского вибростенда ВС. Сигналы с датчиков Д1 и Д2 ускорений нагруженной
изделием И платформы ВС и самого изделия через согласующий усилитель
СУ подаются на генератор ГСС для формирования отрицательной обратной
связи и через управляемые следящие фильтры Ф1 и Ф2 — на генераторы
ГГС1 и ГГС2.
Для программирования уровня сигналов в зависимости от частоты ска
нируемых гармоник генераторы через АРУ соединены долговременными
запоминающими устройствами ДЗУ. Для построения АЧХ изделия установ
ленные на нем датчики Д2 через СУ подключены к блоку линейных детекто
ров ЛД, соединенных со входами Y графопостроителя «Граф1», вход X ко
торого запитан постоянным напряжением, пропорциональным частоте ска
нирования генераторов ГГС1 и ГГС2.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

115

Рис. 7.8

Структурная схема автоматической системы виброиспытаний

Контроль режима испытаний (закон изменения уровня каждой из гармо
ник) и их протоколирование отображаются на графопостроителе «Граф1»,
для чего на его входы «Y» подаются выпрямленные напряжения отфильтро
ванных квазигармонических составляющих.
При статистической обработке эксплуатационных процессов, записан
ных на магнитной ленте, а также при обработке сигналов испытуемого при
бора выходы магнитографа М и датчиков Д2 через линию связи с ЭВМ (на
рис. 7.8 обозначена пунктиром) подключены к АЦП УСО «КАМАК» и фик
сируются в памяти машины СМ4.
После ввода процессов в ЭВМ осуществляется их статистическая обра
ботка, результаты которой хранятся в памяти, а также выводятся на цифро
печать ЦПУ в виде гистограмм законов распределения и спектральной плот
ности мощности процессов.
Далее по разработанной методике производится вычисление параметров
режима эквивалентных испытаний, которые выводятся на ЦПУ и графопо
строитель «Граф2» с целью последующего программирования в ДЗУ. При
116

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

непосредственном управлении генераторами от ЭВМ пропорциональные час
тоте сканирования сигналы через линию связи подаются на АЦП УСО, а
через АЦП УСО управляющие сигналы подаются на входы АРУ генераторов.
Линия связи стендового зала с машинным задействована также для синхро
низации работы стендового оборудования с ЭВМ через оператора.
Описываемая здесь система управления виброиспытаниями в основ
ном содержит стандартные блоки аппаратуры, выпускаемые промышлен
ностью. Доработке подверглись многоканальный СУ для сопряжения ана
логовых сигналов с датчиков и магнитографа, а также многоканальный
линейный детектор для выделения огибающей процесса вибронагружения
и процессов, характеризующих законы изменения амплитуд вибровоздей
ствий.
Разработка программного устройства (ДЗУ) продиктована следующими
соображениями. Управление от ЭВМ предусматривает сложное программ
ное обеспечение и оснащение ЭВМ УСО, что не всегда возможно реализовать
на предприятиях. Поэтому, ориентируясь на унифицированные режимы
испытаний, целесообразно их использовать на стандартном стендовом обо
рудовании с помощью относительно простого программного устройства, со
прягаемого с серийными генераторами. Такое устройство имеет посадочное
место под микросхему К573РФ1, в которой жестко «прожигается» закон
изменения уровня гармонической вибрации. Имея типовой набор таких
микросхем, можно достаточно просто, путем их замены, изменять програм
му испытаний в зависимости от типа прибора, зоны установки в объекте,
вида испытаний и т. д. Функциональный преобразователь частота — код,
входящий в данное устройство, позволяет использовать его с генераторами,
не имеющими преобразователей частоты.

7.5. РЕЖИМЫ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
ИЗДЕЛИЙ НА УДАРНЫЕ НАГРУЗКИ
Для обеспечения достаточной жесткости режимов испыта
ний изделий по отношению к условиям эксплуатации следует соблюдать
следующий критерий эквивалентности: максимальная реакция КЭ изделия
и накопленные в них усталостные повреждения при испытаниях должны
быть не меньше, чем в эксплуатации.
Как указано в разделе 6.5, максимальная реакция КЭ определяется удар
ными спектрами. При этом для удовлетворения критерию эквивалентности
воздействий необходимо обеспечить перекрытие ударных спектров эксплуа
тационных ударных импульсов спектрами испытательных импульсов для
той области частот, в которой существуют резонансы КЭ, путем подбора их
амплитуды и длительности.
Для получения ударных спектров записанные с помощью магнитографа
реальные ударные процессы через АПЦ вводятся в ЭВМ (с частотой опроса
4 кГц), определяются спектры Фурье и решаются линейные дифференци
альные уравнения второго порядка при вариации собственной частоты fо
резонаторов от 10 до 1000 Гц и добротности Q = 10 с целью выделения
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

117

максимумов относительного перемещения DАmax резонаторов. Далее вычис
ляются ударные спектры процессов:
S(fo ) 1

1
(22fo )2 3Amax (f ),
Ao

(7.41)

где Ао — амплитуда ускорения ударного процесса.
В качестве испытательных импульсов принимаются полуволны сину
соиды, которые хорошо воспроизводятся серийным стендовым оборудова
нием [29].
Изменение амплитуд испытательных импульсов осуществляется путем
масштабирования ударных спектров по оси S относительно исходного значе
ния, соответствующего амплитуде эксплуатационного импульса. Измене
ние длительности испытательного импульса ведет к трансформации (растя
жению или сжатию) ударного спектра вдоль оси частот, что используется
для лучшего приближения спектров между собой и тем самым к снижению
неоправданного ужесточения нагружения для некоторых зон собственных
частот КЭ.
Таким образом процедура поиска параметров испытательного импульса
сводится к наиболее близкому приближению его ударного спектра к спектру
эксплуатационного импульса. Изза того, что при расчете режима испыта
ний приходится ориентироваться на совпадение точек максимальных значе
ний спектров испытательного и эксплуатационного воздействий, в ряде слу
чаев не удается перекрыть весь спектр эксплуатационного удара. Для пере
крытия оставшейся части спектра необходимо вводить дополнительный
импульс с другими параметрами, что удваивает потребное количество испы
тательных ударов.
На рисунках 7.9–7.11 представлены результаты расчетов и подбора удар
ных спектров испытательных импульсов полуволновой синусоидальной фор
мы, эквивалентных спектрам эксплуатационного ударного воздействия, из
меренного в месте установки прибора РЧН04 в направлении главных осей X,

Рис. 7.9

Ударные спектры для Q = 10, ось X

118

Рис. 7.10

Ударные спектры для Q = 10, ось Y

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Y, Z при стрельбе из пушки танка
Т72. Воздействие имеет харак
тер виброудара и в первом при
ближении характеризуется мак
симальной амплитудой ускоре
ния Ао.
Как видно из рисунков, пере
крыть спектры эксплуатационных
ударов (кривые 1) удается одним
испытательным ударом только для
направления измерений по оси X
(кривая 2 на рис. 7.9): для направ
ления измерений по осям Y и Z это
удается сделать только при нали
Рис. 7.11
чии двух испытательных ударов
Ударные спектры для Q = 10, ось Z
(кривые 2 и 3 на рис. 7.10, 7.11).
В ряде случаев для некоторого
диапазона резонансных частот КЭ подобранный режим получается жестче
требуемого (например, в диапазоне частот 20...300 Гц на рис. 7.9). Однако
изза незнания динамических характеристик элементов изделия приходит
ся проводить испытания на расчетных режимах. В случае отказа какого
либо конкретного КЭ следует определить его АЧХ и скорректировать под нее
параметры испытательного режима путем наилучшего приближения удар
ных спектров в зоне резонанса.
Для эквивалентности испытаний на ударопрочность необходимо также
удовлетворить условию равенства накопленных усталостных повреждений
в эксплуатации и при испытаниях. Как показали исследования, при выпол
нении первого требования по равенству максимальной реакции КЭ второе
условие выполняется непременно.
При испытаниях на ударопрочность количество ударов каждого эквива
лентного импульса должно соответствовать количеству эксплуатационных
ударов за ресурс эксплуатации изделия.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

119

ГЛАВА

ГЛАВА 8. ИСПЫТАНИЯ ПРИБОРОВ
НА УСТОЙЧИВОСТЬ
К ВОЗДЕЙСТВИЮ
МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

онятие устойчивости к вибрации и ударам подразумевает
нормальное функционирование приборов в условиях действия этих факто
ров. В отличие от нарушения прочности, потеря вибрационной и ударной устой
чивости носит обратимый характер: явление неустойчивости исчезает с пре
кращением действия нагрузок. В процессе испытаний функционирование
приборов контролируется по заданным параметрам. Их номенклатура и пре
дельные значения указываются в ТУ либо вносятся в программу испытаний.
Испытания на устойчивость кратковременны; в их методике должны
учитываться конкретные свойства прибора, особенности действия на него
вибрации и удара, характеристика самого воздействия. Критериями эквива
лентности стендовых испытаний эксплуатационным условиям могут быть
совпадение качественных или количественных показателей функциониро
вания либо одинаковость нагрузок по выбранным признакам. Рассмотрен
ные ниже примеры служат иллюстрацией этих положений.

8.1. ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ ВИЗУАЛЬНЫХ
ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Качество работы визуальных оптических систем (прицелов,
приборов наблюдения и слежения, дальномеров и т. д.) оценивается прямым
или косвенным методами. Прямой метод предполагает оценку их эксплуата
ционных характеристик: дальность видения, время поиска цели и т. д. При
косвенном методе оценивается разрешающая способность gст.
Разрешающая способность системы «глаз + прибор» согласно [30] опре
деляется пределом разрешения — наименьшим угловым расстоянием меж
ду серединами двух ближайших светлых или темных штрихов штриховой
миры ГОИ, которые еще видны раздельно через прибор при достаточном
увеличении изображения и оптимальной яркости светлых штрихов. Штри
ховые миры — это стеклянные пластинки (или щиты для натурных испыта
ний) с нанесенным на них рисунком, состоящим из расположенных по опре
120

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

деленной системе светлых, различающихся по ширине, штрихов на темном
фоне (или темных на светлом поле).
Такая оценка является субъективной, так как определение указанных
характеристик выполняется оператором; достоверность и точность их опре
деления зависят от навыков, условий испытаний и т. д. Важным обстоятель
ством, влияющим на разрешающую способность, является вибрация ВГМ.
По многочисленным данным при движении танков в сравнении со статикой
дальность обнаружения и различения цели типа танк уменьшается вдвое, а
время ее поиска увеличивается в 5...7 раз. Причиной этого является дейст
вующая на оптические приборы вибрация, которая приводит к размытию
изображения цели в поле зрения приборов, так называемой вибрации поля
зрения (ВПЗ).
В отличие от статической разрешающей способности танковых оптиче
ских приборов, существует понятие динамической разрешающей способно
сти gдин системы «глаз + прибор» как способности оператора четко различать
изображение цели при угловых колебаниях поля зрения в зависимости от
амплитуды a и частоты f ВПЗ (выше 5 Гц).
Виброустойчивость оценивается отношением gдин / gст, которое обычно
растет с повышением скорости движения и для V = 25...30 км/ч составляет
3...4, т. е. разрешающая способность системы «глаз + прибор» при движе
нии ухудшается в 3...4 раза.
Динамическая разрешающая способность системы «глаз + прибор» яв
ляется частотнозависимой функцией: давно известны свойства человече
ского глаза до определенных частот фиксировать внимание на содержании
мелькающих дискретных кадров, а с определенных частот воспринимать их
как непрерывно движущиеся перед глазами.
Зависимость разрешающей способности системы «глаз + прибор» от па
раметров a и f установлена экспериментально. Она представлена на рисун
ке 8.1.

Рис. 8.1

Разрешающая способность
системы «глаз + прибор»
в зависимости от
амплитуды a и частоты f
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

121

Оценка проводилась по штриховым мирам с контрастностью, равной еди
нице, и с восьмикратным увеличением прицела (Г = 8х). Полученные резуль
таты позволяют подойти к определению динамической разрешающей спо
собности при случайном характере ВПЗ и ухудшении разрешения глаза опе
ратора.
Алгоритмы вычисления динамической разрешающей способности gдин,
принимаемой за критерий виброустойчивости ПДПС (прицелдальномер —
прибор слежения), построен на том, что оптическая система «глаз + прибор»
рассматривается как линейная стационарная динамическая система, на вход
которой поступает стационарное возмущение случайного характера — ВПЗ.
Разрешающая способность определяется как среднеквадратическое значе
ние предельно различимого угла штриховой миры:
3 дин 4

6 G2 (5) | W ( j5)|2 d5,

(8.1)

где Ga(w) — спектральная плотность процесса ВПЗ; W(jw) — передаточная
функция системы «глаз + прибор», построенная по графикам на рисунке 8.1.
В зависимости от типа ПДПС природа ВПЗ может быть различной. Для
приборов с независимой линией визирования к ВПЗ могут приводить угло
вые колебания стабилизированных зеркал. ВПЗ приборов с зависимой лини
ей визирования может возникать изза динамических особенностей конст
рукции места их установки в объекте. Эти случаи рассмотрены ниже.

8.2. ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИЦЕЛОВ,
ОБУСЛОВЛЕННАЯ ОСОБЕННОСТЯМИ
МЕСТА ИХ УСТАНОВКИ В ОБЪЕКТЕ
Рассмотрим особенности работы таких прицелов в условиях
вибрации на примере прицеладальномера 1Д8, выполненного с зависимой
линией визирования по каналам вертикального (ВН) и горизонтального (ГН)
наведения. Прибор имеет увеличение кратностью Г = 10х и предназначен
для работы в составе боевой машины пехоты (БМП) на стоянке при работаю
щем двигателе. Жесткая коническая часть башни 1 (рис. 8.2) БМП имеет
тонколистовую крышу 2, ослабленную отверстиями под люки. Люк коман
дира поворотный; на неподвижной крышке 6 поворотного люка жестко за
креплен прибор 1Д8 (с обзорностью 360°).
Эксплуатация показала, что практически на всех оборотах двигателя
ВПЗ прибора 1Д8 оказалась недопустимо высокой по обоим каналам наблю
дения. Прибор был подвергнут проверке на виброустойчивость с помощью
электродинамического вибростенда. На вибростенде задавалась гармониче
ская вибрация в частотном диапазоне 15...100 Гц с уровнем линейного ускоре
ния 2 м/с2 (0,2 g) последовательно в направлении трех осей X, Y, Z прибора.
Контроль ВПЗ производился по штриховым мирам с помощью коллиматора.
При задании линейного виброускорения оптическим путем контролиро
валось отсутствие угловых колебаний корпуса прибора 1Д8 (порог чувстви
122

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 8.2

Схема измерения угловых колебаний
(точки А, В, С, D, Е) и вибрации (точки 1–9) башни:
1 — коническая часть башни; 2 — крыша башни; 3 — обечайка поворотного люка; 4 — крышка
лаза; 5 — шахты смотровых приборов; 6 — неподвижный лист поворотного люка; 7 — прибор
1Д8; 8 — ребро жесткости для крыши башни; 9 — ребро жесткости для люка.

тельности 2...3 угловые секунды). Установлено, что прицелдальномер при
заданных параметрах воздействия виброустойчив: динамическая разрешаю
щая способность оказалась на уровне статического разрешения, в связи с
чем возникла необходимость всестороннего изучения динамических свойств
прибора и места установки в объекте. Для этого были проведены исследова
ния вибрации и угловых колебаний в контрольных точках башни, поворот
ного люка и корпуса прибора (рис. 8.2).
В таблице 8.1 представлены результаты оценки вибронагруженности ряда
контрольных точек в зависимости от оборотов двигателя.
Из таблицы 8.1 видно, что верхний лист башни податлив. В его центре
(точка 5) имеет место усиление колебаний в 2...6 раз по сравнению с жесткой
конической частью (точки 1...4). Жесткая обечайка поворотного люка со
стороны центра башни (точка 6) отслеживает возмущения центра верхнего
листа (точка 5), а с противоположной стороны (точка 7) достаточно спокой
ная, что указывает на наличие угловых колебаний, которые могут переда
ваться корпусу прибора 1Д8. Однако угловые колебания прибора могут
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

123

1234562789

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

43 95 29 32 295 9 732
5 52 6 41!
"29

%
&52 '
7 659

#9 $ 73

#5
2$9
+ 92 / '
45 ( !

395 432
248 ( )*!

+ 9 9 '
7542 ( ,!

4 49
+ 92 295
( -!

4 49
395 43$
245 295
( .!

12223

2456662473

1483

9423

2483

24 3

19223

24966624 3

1493

2453

1423

18223

24866624 3

1453

1493

2483

1493

1 223

2496662453

1493

1453

2483

2473

1 223

24966624 3

94 3

5423

2453

1483

92223

2496662453

14 3

24 3

1493

1
возникать также при их передаче через башню и поворотный люк от корпуса
объекта, раскачиваемого неуравновешенными силами двигателя.
Исследование угловых колебаний в контрольных точках, выполненное с
помощью аппаратуры скоростной киносъемки ВПЗ2 и автоколлиматора,
показало следующее. При работе двигателя угловые колебания конической
части башни (точка А) по каналу ГН отсутствуют, а по каналу ВН в 2...4 раза
меньше, чем таковые для корпуса БМП, и не превышают 10 угловых секунд,
за исключением интервала 2300...2400 об/мин, где они достигают 18 угло
вых секунд. В то же время для прибора 1Д8, центра поворотного люка и
верхнего листа башни (соответственно точки С, В и Е) они составляют
30...60 угловых секунд по ГН и ВН. При одновременной записи на кино
пленку угловых колебаний попарно точек D и В, В и С установлено, что на
всех оборотах двигателя корпус прибора 1Д8 колеблется синхронно с цен
тром люка (точка В) и в противофазе с его обечайкой (точка D). Это указыва
ло на то, что нагруженная крышка поворотного люка с прибором 1Д8, де
формируется.
Таким образом, за счет податливости крыши башни и неподвижной час
ти крышки люка происходит усиление угловых колебаний корпуса прибора
1Д8 в 3...4 раза по сравнению с жесткой конической частью башни, где
уровень этих возмущений можно было бы считать допустимым, если бы они
не передавались прибору без усиления. Влияние указанных податливостей
сказалось и на появлении колебаний прибора по каналу ГН, которые, как
отмечено выше, для конической части башни отсутствуют.
Основная часть экспериментальных исследований проведена при уста
новке главной оси башни и линии визирования прибора 1Д8 по курсу. При
повороте линии визирования угловые колебания корпуса прибора 1Д8 изме
няются в основном по каналу ВН. Наихудшее положение, когда люк с при
бором развернут на 90° (визирование по борту). В этом положении угловые
колебания прибора и в центре люка возрастают вдвое (до 65 угл. с), что
объясняется совпадением направления деформации крыши башни и крыш
ки люка с прибором.
124

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Сопоставление величин ВПЗ по каналам ГН и ВН прибора 1Д8 с соответ
ствующими угловыми колебаниями его корпуса показало однозначную их
связь между собой практически на всех оборотах двигателя. Частотный со
став вибрации и угловых колебаний во всех обследованных точках и ВПЗ
прибора совпадает или достаточно близок к частотным возмущениям, иду
щим от двигателя. На рисунке 8.3 показана зависимость угловых колебаний
прибора и ВПЗ по каналу ГН от режима работы двигателя. Видна качествен
ная и количественная связь ВПЗ прибора от возмущающих его угловых
колебаний. Аналогичная связь и по каналу ВН, хотя характер кривых отли
чается от данных по каналу ГН.
Полученные результаты экспериментальных исследований виброустой
чивости приборадальномера 1Д8 в составе объекта позволили наметить и
реализовать мероприятия, обеспечивающие нормальное его функциониро
вание в пределах, предусмотренных техническими условиями. Они свелись
к ужесточению крыши башни и неподвижной части крышки поворотного

Рис. 8.3

Угловые колебания корпуса
(1) и ВПЗ прибора 1Д8 (2)
по каналу ГН

123456789
%6#4
7 9 &'4(74

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

96 445674 474 6 4 67 4
94 744994 4!4
" #$4 67 4

41)4

1 67 44 6 $4 9$4
4*)4

41)4

4*)4

12223

143

153

123

17223

783

163

16223

783

193

15223

193

753

123

1 223

113

7 3

72223

673

153

863

77223

743

173

723

76223

863

123

75223

793

113

1
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

125

люка с помощью ребер жесткости 8 и 9 (рис. 8.2). Ребро жесткости 8 ужесто
чило связь центра крыши и конической части башни, а ребра 9 увеличили
изгибную жесткость крышки поворотного люка, связав между собой относи
тельную жесткую обечайку 3 и шахты 5 для смотровых приборов.
Эффективность введенных в конструкцию башни объекта мероприятий
была проверена по качеству изображения цели в поле зрения прибора 1Д8
(табл. 8.2).
Из данных таблицы 8.2 следует, что мероприятия по ужесточению мес
та крепления прицеладальномера 1Д8 в целом для всего интервала оборо
тов двигателя (1000...2700 об/мин) привели к небольшому уменьшению
ВПЗ по каналу ВН и резкому (в 3...4 раза) — по каналу ГН. Улучшение
работы прибора (до 8 угловых секунд) по каналу ГН произошло на всех
оборотах двигателя.
Это позволило рекомендовать рабочую зону оборотов двигателя для
нормального функционирования прицеладальномера, соответствующую
1600...1900 об/мин, где ВПЗ по каналу ВН в штатном варианте были ми
нимальными, а после ужесточения стали еще меньше — 6...10 угловых се
кунд. Указанные мероприятия обеспечили увеличение расчетной дальности
визуального канала прицеладальномера 1Д8 на 0,5 км и были внедрены в
серийное производство.

8.3. СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРИЦЕЛОВ
С НЕЗАВИСИМОЙ ЛИНИЕЙ
ВИЗИРОВАНИЯ
Отработка методики стендовых испытаний танковых прице
лов с независимой линией визирования осуществлялась на базе прицела
1Г20, стабилизированного в двух плоскостях — по каналам ВН и ГН. При
цел отличается повышенной виброчувствительностью в определенных зонах
частот воздействий и достаточно сложной динамической характеристикой
(зависимостью интенсивности колебаний стабилизированных верхнего и
нижнего зеркал от параметров передаваемой корпусу прицела вибрации).
Первоначально были поставлены следующие задачи:
§ получить раздельно по каналам ВН и ГН частотную зависимость ампли
туды ВПЗ при действии на корпус прицела постоянной по уровню ускоре
ния линейной вибрации последовательно вдоль его главных осей X (про
дольная), Y (поперечная) и Z (вертикальная);
§ установить связь между параметрами ВПЗ по каналам ВН и ГН и угловы
ми колебаниями стабилизированных зеркал;
§ установить возможные причины, вызывающие угловые колебания ста
билизированных зеркал;
§ отработать методику однокомпонентного задания линейной вибрации
платформы вибростенда, нагруженной массой прицела и установочной
оснастки, а также методику бесконтактного контроля угловых колеба
ний элементов кинематики прицела, оказывающих влияние на поведе
ние зеркал.
126

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1234567894

4 844 46 4
8

% 4
&4
4

145

#8" ! 4

4 !4

# 84
14

245$ ! 4

44 14

8" 44
3458" ! 4

# 84
4

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

# 84
4

123

4513

1563

1523

7523

1523

8593

723

8593

2563

25 3

1523

8523

2593

85 3

2563

25 3

2593

2563

2593

623

85 3

2563

8523

2593

1523

8223

1523

8523

25 3

8543

2563

1523

8123

6523

2593

45 3

8543

523

2593

8723

5 3

2593

523

2593

7523

25 3

8 23

1523

25 3

1523

25 3

8623

8543

2593

8523

2593

25 3

2593

1223

8513

8523

2593

8523

25 3

2593

1123

8593

2593

25 3

4543

8523

1523

1723

523

8563

85 3

523

45 3

15 3

1 23

95 3

7523

15 3

4593

45 3

2593

1623

523

1523

4523

8543

15 3

2593

4223

15 3

2563

8523

8513

8523

25 3

1
В результате испытаний прицела 1Г20, проведенных на лабораторно
стендовой базе ФГУП «ЦНИИТочмаш», поставленные задачи были решены,
а приобретенный опыт в последующем использован при разработке новых
конструкций прицелов (замена подпружиненных стеклянных зеркал на
монолитные титановые, ужесточение требований к зазорам в подшипнико
вом узле нижнего зеркала, совершенствование ленточного механизма связи
верхнего зеркала и корпуса стабилизатора и др.) и создании методики и
оборудования для заводской стендовой проверки виброустойчивости выпус
каемых прицелов.
В качестве основных выводов по выполненным исследованиям можно
отметить следующее:
§ прицел 1Г20, выполненный с независимой линией визирования, обладает
повышенной чувствительностью к вибрации; чувствительность не одина
кова на разных частотах вибрации и существуют зоны воздействий 20...40,
100...150 и 200...300 Гц, где она особо высокая (табл. 8.3) и предельно
допустимая величина ускорения корпуса не превышает 0,5...0,7 м/с2;
§ прицел 1Г20 обладает практически равной чувствительностью к линей
ным вибрациям по осям X, Y, Z;
§ формирующими ВПЗ элементами являются верхнее и нижнее стабили
зированные зеркала, обладающие выраженными резонансными свойст
вами;
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

127

§ низкочастотную зону повышенной виброчувствительности прицела
(20...40 Гц) определяют резонансные колебания стабилизатора, сказы
вающиеся одновременно на состоянии обоих зеркал;
§ среднечастотная зона повышенной виброчувствительности (100...150 Гц)
обусловлена состоянием верхнего зеркала — податливостью в кинемати
ке его привода и динамическим небалансом зеркала;
§ высокочастотную зону чувствительности (200...300 Гц) формирует узел
нижнего зеркала одновременно по ВН и ГН; по характеру проявления —
это колебания всего узла нижнего зеркала относительно опор в подшип
никах.
Выяснилось также, что колебания прицела в вертикальной плоскости
приводят к появлению ВПЗ по обоим каналам (ВН и ГН); аналогичная кар
тина сохраняется при колебаниях в двух других направлениях X и Y; ВПЗ
нелинейно зависит от амплитуды ускорения корпуса.
Независимость появления ВПЗ по обоим каналам наведения от направ
ления вибровоздействия и практически одинаковая чувствительность при
цела к линейной вибрации по осям X, Y, Z впоследствии оказались свойст
венными и для других прицелов (1Г42, 1Г46), выполненных по аналогичной
с прицелом 1Г20 кинематической схеме с независимой линией визирования.
Перечисленные особенности прицела как динамической системы требу
ют воспроизведения на стенде всего спектра фактической (реальной) вибра
ции одновременно по трем главным осям, т. е. вибростенд должен быть трех
компонентным и достаточно большой мощности.
Анализ реальных нагрузок помог
найти приближенное решение. На ка
ждом из режимов движения по бето
ну (скорость 10...30 км/ч) как наибо
лее характерной трассе для проверки
виброустойчивости вибрационное воз
действие в месте установки танковых
прицелов (башня в районе передней и
задней подвесок) представляет собой
стационарный случайный процесс с дву
мятремя преобладающими по энергии
полосами в диапазоне частот до 120 Гц
и достаточно равномерным спектром
в остальном диапазоне (до 300 Гц).
При этом оказалось, что спектраль
ные плотности процессов G по верти
кальному (1), поперечному (2) и про
дольному (3) направлениям близки по
внешнему виду (рис. 8.4) и их можно
Рис. 8.4
Спектральная плотность мощности
характеризовать отношениями диспер
вибрации в месте установки прицела
сий по компонентам X, Y, Z к состав
в различных направлениях:
ляющей суммарного вектора вибрации
1 — вертикальное; 2 — поперечное; 3 — про
дольное.
с дисперсией Д.
128

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В указанном диапазоне скоростей движения эти отношения составляют [1]:
Дверт / Д = 0,3;
Дпоп / Д = 0,85
и
Дпрод / Д = 0,4.
Все это позволяет производить испытания прицелов на виброустойчи
вость с помощью однокомпонентного вибростенда случайной вибрации, имею
щего поворотный вибратор.

8.4. ВИБРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА
КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПРИЦЕЛОВ
НА ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ
На основании проведенных стендовых и натурных испыта
ний танковых прицелов на виброустойчивость, основные результаты кото
рых изложены выше, в ОАО «ВНИИТрансмаш» была разработана вибраци
онная установка комплексных испытаний (ВУКИ) на базе электродинами
ческого вибрационного стенда типа G0310 (ф. «Шинкен», Япония).
Она смонтирована (рис. 8.5) на фундаменте 1, предназначенном для га
шения колебаний здания от поворотного вибратора (2) G21313. Прицел 3
типа 1Г46 устанавливается с помощью штатных передней и задней танко
вых подвесок в специальный кронштейн 4. Кронштейн выполнен в виде
сварной рамы ромбовидной формы из труб для облегчения веса. Он обору
дован элементами конструкции, обеспечивающими установку танковых
подвесок и крепления к платформе вибратора 2 стенда. Прицел 6 устанав
ливается таким образом, чтобы его положение в пространстве соответство
вало эксплуатационному. Для снятия части статической нагрузки от мас
сы прицела и кронштейна на вибратор стенда предусмотрено разгрузочное
устройство 5. Оно предоставляет собой Гобразную поворотную стойку 10,
на которой закреплены амортизирующие шнуры 9 (от самолетных пара
шютных стропов) и механизм 11 для натяжения шнуров и перемещения
точки их фиксации в горизонтальной плоскости. Для работы оператора
предусмотрено рабочее место 8. Расчетное распределение компонентов виб
рации по осям X, Y, Z прицела обеспечивается соответствующим разворо
том вибратора.
Изображение цели осуществляется оптическим путем (позиции 7 и 15) и
с помощью телевизионных средств (позиции 12–14). Управление установ
кой и регистрация измеряемых параметров производятся с помощью аппа
ратуры и оборудования пульта 16.
Для удобства набора требуемого спектра (рис. 8.4) разработан график
шаблон эффективных значений ускорения si в третьоктавных полостях час
тот. В нормированном относительно si max виде он представлен на рисунке 8.6.
Суммарное среднеквадратическое значение ускорения платформы вибрато
ра для огибающей спектра составляет 2,46 м/с2 (0,25 g).
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

129

130

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 8.5

Вибрационная установка комплексных испытаний

Рис. 8.6

Нормированный график
шаблон вибрации для
испытаний прицелов

В качестве критерия виброустойчивости принята величина суммарного
(по каналам ВН и ГН) среднеквадратического значения ВПЗ. По результа
там стендовых и натурных испытаний значительного количества приборов
типа 1Г46 и статистического анализа полученных данных была обоснована
ее предельно допустимая величина. С учетом требуемой дальности и пре
дельной скорости движения при работе с прибором она была установлена
равной 26 угловых секунд.
Субъективные методы определения динамической разрешающей спо
собности прицелов нередко приводят к неоднозначной оценке их качества
по результатам заводских испытаний и полигонных испытаний в составе
машины. В настоящее время виброустойчивость прицелов типа 1Г42 и 1Г46
измеряется аппаратурным способом с помощью специального оптикоэлек
тронного регистратора угловых колебаний ОЭРУКМ1, разработанного для
этих целей НИИ ПМ МВТУ им. Н. Э. Баумана. В его состав входят оптиче
ский блок БО ОЭРУКМ1, электронный блок БЭ ОЭРУКМ1, соединяемый
с оптическим блоком кабельной связью, источник опорного излучения
ИОИ ОЭРУКМ1, источники питания и цифровые вольтметры постоянно
го тока.
Принцип работы прибора основан на приеме светового потока точечного
источника света, сформированного с помощью автоколлиматора 7 (рис. 8.5)
и анализа его местоположения путем формирования оптического изобра
жения излучения и генерации электрического сигнала, пропорциональ
ного смещению изображения относительно начала отсчета в прямоуголь
ной системе координат, т. е. по каналам ВН и ГН.
Оптический блок БО ОЭРУКМ1 при измерениях жестко фиксируется на
окулярной части прицела. Оператор через входной зрачок блока (рис. 8.7)
может наблюдать за картиной ВПЗ при действии вибрации, настраивать
прицел и управлять им во время работы.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

131

Рис. 8.7

Блок оптический ОЭРУК:
1 — корпус оптической системы; 2 —
корпус позиционночувствительных
фотоприемников; 3, 4 — съемные
крышки корпусов.

Выполненные методические и конструкторские разработки легли в осно
ву заводских и полигонных приемосдаточных испытаний прицелов и позво
лили существенно повысить их виброустойчивость.

8.5. ВИБРОНАГРУЖЕННОСТЬ ТАНКОВ
ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА МАШИННОМ СТЕНДЕ
С ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИМИ ПЛАТФОРМАМИ
При стендовом воспроизведении эксплуатационных механи
ческих нагрузок в первую очередь ориентируются на использование спе
циализированного оборудования — электродинамических, гидравлических,
электромеханических и других типов вибрационных и ударных стендов.
Однако, как справедливо отмечено в [2], и на специально созданных общема
шинных стендах с различными нагружающими устройствами можно и целе
сообразно испытывать отдельные составные части в танке, а не вне его, со
храняя при этом реальное воздействие динамических нагрузок от двигате
ля, трансмиссии, узлов ходовой части и т. д. Существенным является и то,
что при сдаточных испытаниях машин в период весенней и осенней распути
цы затруднительно реализовать необходимые скоростные режимы движе
ния, влияющие на оценку качества функционирования аппаратуры, напри
мер на оценку ВПЗ прицелов, предусмотренную техническими условиями.
Из известных типов общемашинных стендов можно указать на безгусе
ничный с непрерывной беговой дорожкой и на стенд с динамометрическими
платформами [2]. Последний представляет наибольший интерес с точки зре
ния формирования вибронагруженности машины и ее сборочных единиц.
В нем могут быть задействованы все источники формирования вибраций,
характерные для натурных условий.
На основании экспериментальных данных известно, что при движении
машины по трассам с твердым покрытием реализуются максимальные зна
чения параметров вибронагруженности (уровень ускорений, насыщенность
132

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 8.8

Ускорения в контрольных точках
танка типа Т72:
1 — днище по центру (верт.); 2 — верх
ний лобовой лист (верт.); 3 — башня
(верт.); 4 — башня (прод.); _____ — дви
жение по бетону; — на стенде.

спектра частотными составляющими, наличие резонансных явлений и т. д.).
Получаемые на бетонной трассе данные измерений отличаются стабильно
стью и не зависят от погодных условий. Поэтому для сравнительных испы
таний за основу следует брать именно эти материалы.
Рассмотрим основные результаты экспериментальных исследований виб
ронагруженности танков типа Т72 и Т80 при движении по бетону и на
стенде с динамометрическими платформами. При сравнительных исследо
ваниях соблюдены однотипность аппаратурных средств измерений и мето
дики статистической обработки, идентичность контрольных точек и сопос
тавимость скоростных режимов на трассе и при их имитации на стенде.
Для ряда зон корпуса на рисунке 8.8 представлены зависимости средне
квадратических значений ускорений s от скорости движения V танка Т72
по бетону и при ее имитации на стенде.
Из графиков видно, что в стендовых условиях сохраняется такой же
характер кривых s(V), как при движении по трассе, а расхождение конкрет
ных значений в целом не превышает 20%. Для верхнего лобового листа s в
стендовых условиях несколько больше, для башни — меньше, а для днища
(в центре) практически совпадают с аналогичными данными, полученными
на бетонной трассе.
Анализ данных статистической обработки по спектрам S показывает, что
частотные зоны, в которых сосредоточена наибольшая энергия Smax вибрации,
идентичны, хотя сами значения Smax не равны между собой, но вполне соизме
римы. Так, например (табл. 8.4), на башне танка Т72 в районе задней подвески
прицела в стендовых условиях проявились те же частотные составляющие, что
и на трассе; максимумы спектров совпали в зоне низких частот; в остальных
зонах произошло частотное перераспределение энергии (V = 15...30 км/ч).
Результаты сравнения параметров вибронагруженности танка Т80 в
дорожных и стендовых условиях аналогичны; отличие лишь в том, что
иной спектральный состав вибрации и уровень ускорений s меньше, чем
для танка Т72.
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

133

123456789 6
6 4536959
4 723456 7

1234564782895

997

975 4 7592 771 7

69789399727 35756 37

123515455

5
95

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

7538 7!"89# 7

5 5
95

9 5

7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

$%996!&'97( 5575 87)7269 3" 7$*+7 7
47

* "7
"&39#7

174%(7

5
5
5
5

,"89#7925 97
-6!57

357

537

5
5
5

5
5

1
Таким образом, вибронагруженность несущих элементов конструкции
танков Т72 и Т80 как мест установки различной аппаратуры по парамет
рам s и S практически может быть промоделирована в условиях испытаний
на машинном стенде с динамометрическими платформами.
Рассмотрим реакцию прицелов на дорожные и стендовые воздействия.
Как отмечено, они обладают повышенной виброчувствительностью в широ
ком спектре частот воздействий и качество их функционирования зависит
от особенностей индивидуальной подвески в танке.
В танках Т72 и Т80 были установлены прицелы типа ТПДК1. Измере
ние параметров ВПЗ осуществлялось с помощью аппаратуры скоростной
киносъемки ВПЗ2. В натурных условиях объектом наблюдения являлся
источник света, удаленный на расстояние 800 м от движущегося танка.
В стендовых условиях объект наблюдения был сформирован с помощью кол
лиматора АК1000, установленного перед прицелом.
Процессы ВПЗ, записанные по каналам ГН и ВН, после их десятикратно
го увеличения и ввода в ЭВМ подвергались обработке для получения средне
квадратических значений размахов j угловых колебаний и их спектров.
134

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 8.9

Угловые колебания линии визирования ТПДК1 в танках Т72 (а) и Т80 (б):
1 — бетон; 2 — грунт; 3 — стенд.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

135

Рис. 8.10

Огибающая спектра колебаний линии визирования прицела
ТПДК1 по каналу ВН (танк Т72, V = 30 км/ч):
1 — бетон; 2 — стенд.

На основе спектрального анализа в таблице 8.5 представлены выборочно
по скоростям данные о доминирующем частотном составе ВПЗ, а на рисун
ке 8.9 — среднеквадратические значения размахов j ВПЗ. В таблицу вклю
чены также данные, полученные при движении по мерзлой грунтовой трассе
с оттаявшей на глубину 20...30 мм поверхностью.
Примером распределения энергии колебаний линии визирования по час
тотам являются графики спектральной плотности мощности ВПЗ прицела
ТПДК1 по каналу ВН для танка Т72, представленные на рисунке 8.10.
Следует отметить, что частотный спектр ВПЗ при движении танков по
бетону содержит большее число доминирующих частот, чем при движе
нии по грунту. Зоны характерных (доминирующих) частотных состав
ляющих ВПЗ в стендовых условиях наилучшим образом совпадают с та
ковыми при движении по бетонной трассе. Интенсивность ВПЗ прицела
ТПДК1 в танках Т72 и Т80 в дорожных и стендовых условиях на сопос
тавимых скоростях движения и их имитации можно считать практиче
ски одинаковой.
Таким образом, для воспроизведения в стендовых условиях основных
параметров вибронагруженности танков и приборов, эквивалентных движе
нию по трассам с твердым покрытием (бетонная трасса), можно использо
вать машинные стенды с динамометрическими платформами.
136

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

8.6. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЖИМОВ
СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ
ТОЧНОСТИ СТАБИЛИЗАЦИИ
ЛИНИИ ВИЗИРОВАНИЯ ПРИЦЕЛОВ
Реально колебания линии визирования (ЛВ) наблюдаются в
двух частотных зонах — в низкочастотной (до 5 Гц) зоне, определяющей
область оценки точности стабилизации линии визирования (ТСЛВ), и в вы
сокочастотной (до 150...200 Гц) зоне, характеризующей область потери виб
роустойчивости прицела (ВПЗ).
На практике было установлено, что обеспечение критерия оценки ТСЛВ
в стендовых условиях испытаний по стандартной заводской методике не
всегда гарантировало его обеспечение в составе танка в условиях случайных
дорожных возмущений при движении по трассе стабилизации. При этом
операции замены прицела, последующих повторных приемосдаточных ис
пытаний лишь увеличивали трудоемкость и цикл сдачи машины.
Для совершенствования стандартной заводской методики приемосдаточ
ных испытаний прицелов типа 1Г46 на ТСЛВ, базирующейся на использова
нии двухкомпонентного стенда синусоидальных продольных (тангаж) и го
ризонтальных (рыскание) угловых колебаний типа 270Р и уточнения режи
мов испытаний специалистами различных заинтересованных предприятий
был проведен значительный объем исследований. Он включал исследования
реальных угловых возмущений прицела в составе танка при движении по
трассе стабилизации с последующим воспроизведением этих колебаний на
электродинамическом стенде имитации движения ЭДИД4 (тангаж j, рыс
кание y и крен g) [31].
Для проведения исследований стенд был модернизирован (модель ЭДИД
4М): на его поворотной платформе смонтировано рабочее место оператора со
штатной установкой прицела. Схема регистрации параметров движения стен
да (j, g, y) и колебаний (Dj, Dy) ЛВ показана на рисунке 8.11.
Рис. 8.11

Функциональная
схема исследований
ТСЛВ на стенде
ЭДИД4М:
1 — вибраторы (три) стен
да ЭДИД4М; 2 — плат
форма стенда; 3 — при
цел; 4 — коллиматор с ди
оптрийной трубкой; 5 —
источник опорного свето
вого изображения; 6 — оп
тический блок ОЭРУКМ1;
7 — электронный блок
ОЭРУКМ1; 8 — преобра
зователь ПТ900; 9 — дат
чик угла ДУ; 10 — датчик
крена ДК; 11 — устройст
во демодуляции и масшта
бирования; 12 — светолу
чевой осциллограф; 13 —
магнитограф.

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

137

Рис. 8.12

Угловые колебания башни при движении по трассе ТСЛВ

Стенд ЭДИД4М позволял оценивать ТСЛВ прицелов при задании натур
ных воздействий случайного характера раздельно по компонентам и в их
определенной совокупности. На нем можно воспроизводить также гармони
ческие колебания для сопоставления с результатами испытаний по стан
дартной методике в заводских условиях.
Построение режимов стендовых испытаний, отражающих реальный ха
рактер возмущений, базировалось на данных, которые были получены с
помощью теодолитной съемки профиля мерного участка трассы стабилиза
ции по обеим колеям и измерений угловых колебаний башни серийного
танка (по сигналам от датчика крена ДК — тангажная и креновая состав
ляющие и от датчика угла ДУ — составляющая по рысканию).
Результаты записи угловых колебаний башни показаны на рисунке 8.12.
Из осциллограмм видно, что максимальные углы тангажа составляют 10°
(момент преодоления ямы под обеими гусеницами); преобладающие частоты
тангажной составляющей 0,8...1,0 Гц. Углы рыскания можно охарактеризо
вать основной частотой » 2 Гц с предельными уровнями ± 20¢. Основной спектр
креновой составляющей сосредоточен в диапазоне 0,6...1,0 Гц с предельными
отклонениями ± 3°30¢; для нее характерно также наличие инфрачастотного
колебания на частоте » 0,05 Гц (отражает особенности макропрофиля трассы).
Воспроизведение реальных режимов (рис. 8.12) на стенде ЭДИД4М со
провождалось хорошей сходимостью осциллограмм угловых возмущений
как при задании отдельных компонентов, так и в случае их совместного
задания. В качестве контрольных измерительных средств в стендовых усло
виях были задействованы датчики крена ДК и угла ДУ.
138

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Об эквивалентности стендового и реального режимов испытаний следует
судить по выходным параметрам прицела — колебаниям Dj и Dy стабилизиро
ванной ЛВ, а именно по их амплитудным значениям и частотному составу.
В таблице 8.6 представлены результаты частотного анализа колебаний ЛВ в
натурных и при задании трехкомпонентных случайных возмущений в стендо
вых условиях. Несмотря на то что табличные данные получены для разных
экземпляров прицелов, их сопоставимость не вызывает сомнений: колебания
по обоим каналам (ГН и ВН) наведения как в дорожных, так и в стендовых
условиях соответственно имеют одинаковый частотный состав, и для выявлен
ных частотных зон fi средние Асрi и максимальные Аmaxi уровни близки между
собой. Заметно отличаются лишь максимальные суммарные Amax колебания
ЛВ. Для канала ГН максимальные суммарные колебания соответствуют наи
большим углам крена башни при преодолении танком ям поочередно в каждой
колее, по каналу ВН — наибольшему углу тангажа башни при преодолении ям
на мерном участке стандартной трассы одновременно по обеим колеям.
При анализе полученных результатов испытаний прицела на стенде
ЭДИД4М (табл. 8.7) было отмечено, что тангажная составляющая натур
ных возмущений больше сказывается на колебаниях ЛВ по каналу ВН, а
креновая — по каналу ГН. При совместном действии трех угловых состав
ляющих происходит взаимовлияние кинематики прицела по обоим кана
лам. Это замечено по уменьшению (» 25%) среднеквадратического значения
s угловых колебаний ЛВ по каналу ВН при совместном действии тангажа,
рыскания и крена в сравнении с действием только тангажа. Эксперимен
тально установлено, что влияние рыскания на ТСЛВ сводится к увеличению
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123456789 38788 8 8 2 6789 3 87
42 8
678

4
4

4 4

16763 12
1123

21231

274
294

6214
124

16763 13

2451

1234

5264

7238885274

5294

7234

18881294

7294

7264

9888574

1214

5264

7238885254

5214

7294

18881214

5274

7294

3888594

123456789
#26 39$%69
32 " &2345678 56'78

1123

21231

2451

1234
1274

5294

72 4

7238885274

72994

7264

18881294

5274

7294

888574

1274
1254

5214

7234

7298885274

724

72194

528881214

72"4

72 4

57888514

47!2 " 32 89" 3 87
16763 12
1123

7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

16763 13
4

1123

7254

#$%4

5234
72"4

7294

1294
5294

& 4

214
624

524

54
72 4

7264

#$%24' 24(' 4

4
294

5294

1234
14

72394

1
ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

139

колебаний ЛВ по обоим каналам наведения на 20...25%. В целом был сделан
вывод о необходимости воспроизведения всех трех составляющих угловых
колебаний башни, если оценивается ТСЛВ прицела в стендовых условиях.
Отсутствие в стандартной методике испытаний прицела требования по кре
новой составляющей угловых возмущений и невозможность ее воспроизво
дить на заводском стенде типа 270Р сделали актуальной его модернизацию.
С точки зрения стендового оборудования оптимальным вариантом его совер
шенствования следует считать тот, на котором можно будет воспроизводить
реальный характер угловых возмущений, действующих на прицел.
Как отмечено, стандартная методика испытаний предусматривает гар
монический характер возмущений. В связи с этим в качестве оценочного
критерия ТСЛВ выбран размах 2Amax (угл. мин) колебаний ЛВ. При воспро
изведении случайного характера возмущений естественно пользоваться зна
чениями среднеквадратических уровней s колебаний ЛВ, как это было пре
дусмотрено в ТТЗ.
Совершенствование стендового оборудования для приемосдаточных ис
пытаний в направлении учета всех действующих возмущающих факторов,
учета их реального характера и ориентация на единый критерий оценки
ТСЛВ как в стендовых, так и натурных условиях, а именно среднеквадрати
ческий уровень колебаний ЛВ, способствовали дальнейшему повышению
эксплуатационных и точностных характеристик прицелов типа 1Г46.

8.7. ИСПЫТАНИЯ
НА УДАРНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
Потеря ударной устойчивости имеет разную физическую при
роду, и соответственно могут быть различные способы ее отработки. Так, при
эксплуатации машин имеют место ложные срабатывания некоторых реле,
контакторов и других электромеханических узлов, содержащих в своей кон
струкции упруго инерционные элементы. Частость отказов определяется, как
правило, регулярностью «пробития» подвесок ходовой части при движении
по ухабистым трассам. Эффективным способом повышения ударостойкости
таких изделий в составе объектов является перекомпоновка с таким расчетом,
чтобы компонента максимального ударного ускорения в местах их установки
не совпадала с направлением максимальной ударочувствительности. В этих
случаях достаточно постановки разовых экспериментальных исследований: с
одной стороны, по измерению пространственных характеристик реального
удара, а с другой — по определению наиболее чувствительного к удару направ
ления (с помощью ударного или вибрационного стенда).
В ряде случаев требуется разработка специальных методик и техниче
ских средств для испытаний изделий на удар (виброудар). Представляет
практический интерес рассмотреть подобный случай на примере танкового
дальномера 1Д9. Он интересен тем, что разработанная и представленная
здесь методика используется на опытномеханических заводах.
Дальномер 1Д9 установлен на бронемаске танковой пушки. В качестве
отказа при стрельбе рассматривается срыв процесса генерации в дальноме
140

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 8.13

Графически совмещенные осциллограммы виброударных нагрузок на маске пушки
при стрельбе кумулятивными (1), осколочнофугасными (2)
и бронебойноподкалиберными (3) снарядами в различных направлениях:
а — поперечном; б — продольном; в — вертикальном (в этом направлении масштаб записи для
ОФС в три раза меньше, чем для других снарядов).

ре. В заводских условиях осуществляется выборочная или стопроцентная
проверка приборов. Режимы ударных испытаний, предусмотренные дейст
вующими нормативами, проблемы решить не смогли. Потребовалась разра
ботка специальной методики испытаний.
Спектральный анализ процессов, измеренных в месте установки дально
мера при стрельбе различными снарядами, выявил их основные частотные
зоны: доминирующую со средней частотой 350 Гц и слабо выраженную в
диапазоне 1000...2500 Гц. Система амортизации дальномера эффективно (на
порядок) гасит колебания второй частотной зоны, что дает основания не
воспроизводить их при стендовых испытаниях.
Наложение осциллограмм виброударных нагрузок (рис. 8.13) выявило
их подобие как по координатным осям, так и по типу применяемых снаря
дов. Поэтому в основу режима стендовых испытаний был положен ударно
вибрационный затухающий процесс со средней частотой 350 Гц.
Абсолютное значение вектора Аmax ускорения и его пространственная
ориентация определяются из геометрических соображений:

Amax 1 Ах2max 2 Ау2max 2 Аz2max ;
2 3 arccos

Ах2max 1 Ау2max
;
Amax

4 3 arccos

Аz2max 1 Аx2max
;
Amax

5 3 arccos

Аz2max 1 Ау2max
,
Amax

ЧАСТЬ I. СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

(8.2)

141

где Ах max, Аy max, Аz max — максимальные компоненты ударных ускорений,
действующих по направлению главных осей X, Y, Z дальномера; a, b и g —
углы между вектором Аmax и плоскостями Ах max–0–Аy max, Аz max–0–Аx max и
Аz max–0–Аy max соответственно.
Требуемый показатель затухания процесса определяется по осциллограм
мам рисунка 8.13.
Методика испытаний построена на использовании серийного оборудова
ния (ударный стенд с падающей платформой либо электродинамический
вибростенд, работающий в режиме ударного стенда). С помощью специаль
ного упругого формирователя, который устанавливается между платформой
стенда и дальномером, ударный импульс стенда преобразуется в вибрацион
нозатухающий процесс с требуемыми параметрами.
Для проведения испытаний на ударную устойчивость танковых прицелов
в заводских условиях используется установка типа СМ1МТ. Назначение уста
новки СМ1МТ — воспроизводить условия работы оптических приборов, ими
тирующие стрельбу из пушки. Основным ее узлом является люлька с оптиче
ским прибором, по которой производится удар с помощью балластического
маятника. Кинематика люльки построена таким образом, чтобы часть энер
гии продольного удара молота можно было распределять по вертикальному
и боковому направлениям. Максимальная величина реализуемого продоль
ного ускорения люльки может достигать 3000 м/с2.

142

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

ГЛАВА

ГЛАВА 9. ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ
ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЙ

9.1. АКУСТИЧЕСКИЙ ШУМ ВГМ
КАК ПРОБЛЕМА

При традиционной компоновке экипаж танков располага
ется в двух отделениях: в отделении управления (ОУ) для механикаводите
ля и в боевом или центральном отделении (ЦО) — для командира и наводчи
ка. Область пространства обитаемого отделения, в котором распространяют
ся звуковые волны, есть его звуковое поле.
Шум (нежелательный звук), генерируемый различными источниками,
действует на приборы и экипаж. Для приборов в целом он не составляет
проблемы: приборы изготавливаются герметичными или с достаточным уп
лотнением корпусных деталей, а используемые комплектующие элементы
устойчивы к действию шума.
Что касается экипажа, то многочисленные испытания и исследования
подтверждают вредное действие на него шума. Оно проявляется в первую
очередь в повышенной утомляемости, временном снижении слуховой чувст
вительности, увеличении пульса, расширении зрачков глаз, ухудшающих
остроту зрения. Особенно это становится заметным при одновременном дей
ствии на экипаж шума и вибрации при длительном пребывании в машине с
закрытыми люками (6...7 ч и более).
С ростом мощности силовых установок и скоростей движения ВГМ шум
возрастает. Современные машины независимо от типа и назначения харак
теризуются высоким уровнем шума, снижающим функциональные возмож
ности экипажа.
Для общепромышленных целей оценка допустимого уровня шума и виб
раций производится исходя из возможной невосполнимой утраты здоровья
при многолетней работе во вредных условиях в течение рабочей смены. Пред
ставление о действующих нормах по шуму дают кривые равной переносимо
сти шума или предельные спектры (ПС) [32].
Во многих странах предельные спектры базируются на рекомендациях
Международного комитета по стандартизации (ISО). Согласно этим реко
мендациям шум с уровнем звука 80 дБА считается безопасным, свыше
80 дБА — нежелательным, а свыше 85 дБА — опасным. Согласно этим реко
144

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 9.1

Предельные спектры шума:
1 — США; 2 — ПС85 (стандарт ИСО); 3 — ПС80 (стандарт ИСО, ГОСТ 12.1.003); 4 — Франция.

мендациям разные страны принимают собственные нормы по предельно до
пустимым значениям (ПДЗ) уровней шума (рис. 9.1).
Основным отечественным документом, устанавливающим классифика
цию шума и допустимые уровни шума на рабочих местах операторов различ
ных машин и механизмов, является ГОСТ 12.1.003. В нем за основу спектра
взят вид кривой, показанный на рисунке 9.1 для спектра ИСО ПС80.
Форма спектра практически сохранена в санитарных нормах по промыш
ленному шуму и в нормативной документации для ВГМ; изменяется только
номер предельного спектра (он выбирается по допустимому уровню звуково
го давления в октавной полосе 1000 Гц). В настоящее время для ВГМ принят
предельный спектр ПС85.
Характеристики шума в обитаемых отделениях при эксплуатации ВГМ
существенно выше их предельно допустимых значений. Предъявляемые
требования по шуму, к сожалению, не подкреплены конструкторскими ре
шениями и рекомендациями, потенциально способными обеспечить их вы
полнение.
Сделанные конструкторскими бюро заводов проработки по результатам
исследований показали: даже для машин типа БМП, где с большей вероят
ностью, чем для танков, мог быть достигнут положительный эффект, выпол
нение нормативных требований сопряжено с необходимостью изменения
конструкции машин и увеличением массы на несколько сотен килограмм,
что является неприемлемым. По данным зарубежных источников, меро
приятия, направленные на существенное снижение шума, также связаны с
переделкой узлов ходовой части и отдельных элементов корпуса ВГМ. Здесь
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

145

следует отметить, что узлы ходовой части являются наиболее консерватив
ной частью машин, редко подвергаемой конструктивным изменениям в силу
особых эксплуатационных требований, которые предъявляются к ним по
массе, прочности, долговечности, сцепным свойствам и т. д.
Анализ конструкторских решений, направленных на снижение шума
ВГМ, показывает, что большинство из них связано с попыткой снизить виб
роактивность источников шумоизлучения. Для подвижных узлов, через
которые идет передача значительной мощности, это проблематично. Следу
ет учитывать, особенно на этапе модернизации ВГМ, что необходимы такие
технические решения, которые вписывались бы в существующий облик ма
шины и распространялись только на конструктивные элементы заброневого
пространства.
Предельно допустимые значения по уровню звука (УЗ, дБА) и уровням
звукового давления в октавных полосах частот (УЗД, дБ) [19] разработаны
на основе представления о шуме, как стабильном случайном процессе (ста
бильный акустический шум), статистические характеристики которого во
времени изменяются мало. Оценка этих характеристик должна произво
диться на средних и максимальных скоростях движения ВГМ. Иными сло
вами, такая оценка всегда приводит к завышенным результатам, в которых
не учтена доля звуковой энергии, действующей на органы слуха членов эки
пажа на промежуточных скоростях эксплуатации машины. Лучшим спосо
бом было бы нормирование по усредненной характеристике, которой явля
ется эквивалентный непрерывный уровень звука (дБА) [33, 34]. Это уровень
непостоянного шума, равный по энергии уровню постоянного (стабильного)
шума и оказывающий практически такое же воздействие на экипаж, как и
данный непостоянный шум за одинаковый промежуток Т времени:
11Т
2
LАэкв 3 10lg 4 8 100,1LА (t) dt 5, дБА.
4Т
5
6 о
7

(9.1)

Для практических расчетов усредненного (эквивалентного) уровня ин
тегрирование может быть заменено суммированием:
21 n
3
LАэкв 1 10lg 4 8 (ti 100,1LАi )5, дБА,
Т
6 i 11
7

(9.2)

где n — количество интервалов времени; LАi — измеренные во временном
n

интервале ti значения уровней звука; Т 1 2 ti — время усреднения.
i 11

Выполнение указанной операции усреднения может производиться с
помощью серийных шумомеров, имеющих в наборе режимов работы режим
«измерение LАэкв».
Кроме вредного влияния на экипаж, шум ухудшает качество связи. Так,
аппаратура внутренней связи и коммуникации типа Р174 (ларинготеле
фонная гарнитура ГВШТ13, шлемофон ТШ4) обеспечивает требуемую сло
146

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

весную разборчивость речи по второму классу качества в соответствии с
ГОСТ 16600 при уровне звукового давления 133 дБ. Однако принято счи
тать, что дальнейшее совершенствование танковой гарнитуры проблема
тично изза наличия в организме человека костной проводимости звука
при его интенсивности, характерной для ВГМ. Таким образом высокий
уровень звукового давления (133 дБ ± 2 дБ) в обитаемых отделениях ВГМ
становится препятствием для дальнейшего совершенствования танковой
аппаратуры связи и индивидуальных средств шумозащиты (танковых шле
мофонов). Становится актуальной шумозащита не только органов слуха, но
и организма в целом.

9.2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ
Звуковое поле обитаемых отделений ВГМ определяется со
вокупностью значений звукового давления в его точках. Измеренное звуко
вое давление — это процесс (сигнал), который может характеризоваться,
как и всякий случайный процесс, в общем случае большим числом парамет
ров. При сопоставлении с ПДЗ пользуются значениями общих уровней зву
кового давления L, уровней звука LА и уровней в октавных полосах частот,
измеренными у головы членов экипажа в каждом обитаемом отделении на
стоянке с работающим двигателем и при движении на средней и максималь
ной скоростях.
Уровень звукового давления определяется средним квадратическим зна
чением Р переменного давления воздуха Р(t) во всем нормируемом диапазо
не частот:
Р
L 3 20lg 14 52,
(9.3)
6 Ро 7
Т

где P 1

Рис. 9.2

Амплитудночастотная
характеристика октавного фильтра
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

1 2
р (t)dt ; Т — время интег
Т 2о

рирования; Ро — 2×10–5 Па (Н/м2) — по
рог слышимости.
Уровень звука LА учитывает неоди
наковость восприятия на разных часто
тах звукового давления органами слу
ха. Этот учет производится либо шумо
мером при работе в режиме «LА», либо
путем внесения поправок на «Акор
рекцию» [32].
Нормируемый диапазон частот со
ставляет для ВГМ 31,5...8000 Гц. Он
разбит на 9 октавных полос. Относи
тельная частотная характеристика
(АЧХ, дБ) октавного фильтра представ
лена на рисунке 9.2. Здесь полоса про
147

пускания В = f2 – f1 определяется на уровне затухания (ослабления) 3 дБ, где
f2 и f1 — верхняя и нижняя граничные частоты фильтра соответственно, а
fсг = f1f2 — среднегеометрическая частота октавы. Значения частот fсг в
акустике стандартизованы. Относительная ширина полосы пропускания
В
= сonst и составляет 71%.
fсг
При необходимости детализировать процессы, в частности более подроб
но исследовать амплитудночастотный спектр, используют 1/3октавные
фильтры (относительная ширина полосы 23%), фильтры с постоянной ши
риной полосы 10, 3 и 1 Гц, а также фильтры с относительной шириной поло
сы 10, 3 и 1%.
Для учета совместного проявления нескольких разночастотных источ
ников шума (равно как и отдельных частотных составляющих спектра) при
меняется принцип суперпозиции их энергии. Так, при наличии n состав
ляющих с разными частотами общий (суммарный) уровень звукового давле
ния составляет

октавных фильтров

2 р2 р 2
р2 3
L1 4 10lg 6 12 5 22 5 ... n2 7 4 10lg(100,1L1 5 100,1L2 5 ... 5 100,1Ln ).
рo 9
8 рo рo

(9.4)

Таким образом, при наличии данных измерений УЗД в третьоктавном
диапазоне, пользуясь вышеприведенной зависимостью, легко определить
УЗД в октавном диапазоне или общий УДЗ процесса. Если использовать
«Акоррекцию» (таблица или график), можно от уровней звукового давле
ния перейти к уровню звука. В ряде случаев возникает необходимость опре
делять уровень звуковой мощности и интенсивность звука.
Уровень средней звуковой мощности М, изучаемой источником, опреде
ляется выражением

W2
Lм 3 10lg 14
5,
6 Wо 7

(9.5)

где Wo = 10–12 Вт — пороговая звуковая мощность.
Интенсивность звука в данной точке звукового поля в выбранном на
правлении определяют как среднюю звуковую мощность, проходящую в этой
точке через единицу площади поверхности, перпендикулярной выбранному
направлению. Интенсивность звука вдоль направления распространения
волны (в поле, свободном от отражений) определяется как
Á = р2 / rс,

(9.6)

где Á — интенсивность звука, В×м–2; р — среднеквадратическое значение
звукового давления, Па; r×с = 415 кг×м–2×с–1 — характеристическое сопротив
ление воздуха плотностью r в нормальных условиях; с — скорость звука в
воздухе.
148

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

9.3. СПЕКТРЫ ШУМА
ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЙ ТАНКОВ
Спектры УЗД и УЗ звуковых полей обитаемых отделений
зависят от типа ВГМ, скорости движения и зоны, где производится измере
ние. В настоящее время они получены для машин разной весовой категории
при эксплуатации по грунтовым трассам и трассам с твердым покрытием.
Наиболее подробному и систематизированному исследованию подвергались
танки Т80, Т72, Т64 и танк типа Т80 УД с поршневым двигателем [35].
Для возможности сопоставления данных, обеспечения стабильности ре
зультатов и достижения наибольшей акустической нагруженности измере
ния производились при движении по бетонной трассе с шагом по скорости
5 км/ч и на стоянке при работающей силовой установке. Обработка данных
проводилась путем частотного анализа магнитограмм процессов в октавном
и третьоктавном диапазонах частот. Рассмотрим результаты этих исследо
ваний (приведенные здесь и далее экспериментальные материалы по танкам
Т64 и Т72 могут быть полезными для конструкторов при анализе связей
между акустическими характеристиками и конструкцией машин, особенно
их ходовой части).
Несмотря на различие спектров, можно отметить присущие им общие
признаки и характерные особенности отдельных частотных составляющих.
На рисунках 9.3 и 9.4 представлены типовые спектры шума для отделения
управления и центрального отделения (танк Т80, V = 25 км/ч). Кривые 1
представляют собой уровень звукового давления L в октавных полосах,
кривые 2 — то же в третьоктавных полосах и кривые 3 — уровень звука LА
(Акоррекция) в третьоктавных полосах частот.
При анализе спектров обращает на себя внимание неравномерность рас
пределения УЗД по частотам: наибольшие значения соответствуют условно
низкочастотной (десятки герц), минимальные — условно высокочастотной

Рис. 9.3

Типовые спектры
шума отделения
управления танка Т80
(V = 25 км/ч):
1 — октавный УЗД; 2 —
третьоктавный УЗД; 3 —
третьоктавный УЗ.

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

149

Рис. 9.4

Типовые спектры
шума центрального
отделения танка Т80
(V = 25 км/ч):
1 — октавный УЗД; 2 —
третьоктавный УЗД; 3 —
третьоктавный УЗ.

(выше 1000 Гц) областям спектра звуковых колебаний. Низкочастотная об
ласть подавляющего большинства спектров УЗД имеет ряд экстремальных
точек: максимумы в полосах частот между 40 и 50, 65 и 80 Гц, а минимум в
полосе частот между 50 и 63 Гц.
Отделение управления в сравнении с центральным отличается повышен
ным уровнем звукового давления и уровнем звука: разница составляет
DL = 1,5...5 дБ и DLА = 2...7 дБА. Меньшие значения этой разницы относят
ся к танку типа Т80 (с газотурбинным и поршневым двигателями).
Для разработки средств шумозащиты обитаемых отделений важна та
часть спектра, которая определяет в итоге нормируемый уровень звука LА.
Назовем ее значимой частью спектра. В первом приближении она может
быть ограничена частотным интервалом на уровне –10 дБА от максимально
го значения LА, соответствующего конкретному спектру.
Обобщенные по кривым 3 (рис. 9.3, 9.4) данные для значимой части спек
тров отделения управления (ОУ) и центрального отделения (ЦО) различных
танков представлены в таблице 9.1.
123456378439
328

53
3
943
5323

386388

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

5 3 6 8 25 8

585 2558

389 72 8 58
3 3
685!3 8

123

456667553

8956669 53

456664553

5666 873
855666 553

123

75666 553

756668753

8766689553

123

56669 53

85566689553

56667553

75666 553

123

9 66685553

4566685553

1
150

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Чем ниже по шкале частот смещена значимая часть спектра LА, тем слож
нее борьба с шумом. В связи с этим танк Т80 был выбран в качестве объекта
для дальнейшей отработки средств шумозащиты: нижняя граница значи
мой части спектра для него минимальная.
Представляет интерес анализ составляющих УЗД в третьоктавных поло
сах частот. При увеличении скорости движения УЗД в каждой частотной
полосе возрастает. Вместе с тем изменение УЗД в полосах низкочастотной
зоны спектра имеет явно выраженный резонансный характер (графики на
рис. 9.5). Кривые 1–6 соответствуют изменению УЗД в третьоктавных поло
сах со среднегеометрическими значениями частот fcг = 25; 31,5; 40; 50; 63;
80 Гц. Под шкалой скорости движения указана шаговая частота fш движите
ля, соответствующая конкретному значению скорости. При совпадении
шаговой частоты fш с частотой fcг, УЗД в полосе, как правило, резко возрас
тает, так как увеличивается вибрация излучающих звук поверхностей кон
струкции танка. Это увеличение может приводить к тому, что УЗД в кон
кретной полосе будет доминировать и определять общий уровень звука LА на
исследуемом режиме движения танка.
Исследования однородности звукового поля по объему обитаемых отде
лений в ходовых условиях показывают, что для отделения управления оно
достаточно равномерное: разница в УЗД на уровне головы и ног механика
водителя во всем спектре частот не превышает 2 дБ. Для центрального отде
ления она более заметна и неоднозначна: в области частот до 100 Гц УЗД у
головы операторов на 10 дБ выше, чем на уровне ног, а на более высоких
частотах это соотношение меняется на обратное в тех же пределах.

Рис. 9.5

Изменение УЗД в
третьоктавных полосах
частот для отделения
управления при
движении танка Т80:
1 — f cг = 25 Гц; 2 — f cг =
= 31,5 Гц; 3 — fcг = 40 Гц;
4 — f cг = 50 Гц; 5 — f cг =
= 63 Гц; 6 — fcг = 80 Гц.

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

151

9.4. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЙ ТАНКОВ
На рисунках 9.6 и 9.7 показана зависимость УЗД и УЗ в оби
таемых отделениях исследуемых танков от скорости движения по бетонной
трассе в диапазоне 5...60 км/ч. Кривые 1–4 обозначают УЗД для танков Т64,
Т72, Т80 и Т80 П соответственно; кривые 5–8 — УЗ аналогично.
Рис. 9.6

Изменение УЗД
(кривые 1–4) и УЗ
(кривые 5–8) для отделения
управления при движении
танков:
1, 5 — танк Т64; 2, 6 — танк
Т72; 3, 7 — танк Т80; 4, 8 —
танк Т80 УД.

Рис. 9.7

Изменение УЗД
(кривые 1–4) и УЗ
(кривые 5–8) для
центрального отделения
при движении танков:
1, 5 — танк Т64; 2, 6 — танк
Т72; 3, 7 — танк Т80; 4, 8 —
танк Т80 УД.

152

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1234567894
58238

343 38 45688 234567894

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

8483 5568 24568

18 8

"#8

$%8

123456789 3
33393

$%818

"#8

$%8

$%818

33393

1234567894
58238

343 38 45688 234567894

7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

848&56276383 5568

18 8

"#8

$%8

$%818

123456789 3

"#8

$%8

$%818

33393

3
3

33393

1
Общая закономерность изменения УЗД и УЗ для всех машин состоит в
относительно плавном их нарастании с повышением скорости движения с
отдельными выбросами за счет резонансных явлений на отдельных часто
тах. Изменение темпа нарастания происходит от 1,2 до 0,8 дБ (дБА)/км×ч–1
(5...25 км/ч) и от 0,8 до 0,25 дБ (дБА)/км×ч–1 (25...40 км/ч). При движении
со скоростью 40 км/ч и выше УЗД и УЗ остаются практически постоянными.
Кривые УЗД изменяются менее плавно, чем кривые УЗ. Это объясняется
наличием в их спектрах резонансов в диапазоне частот 31,5...250 Гц, кото
рые при Акоррекции сглаживаются (характерные резонансы имеют место
на скорости 20 км/ч для Т72 и на 25 км/ч для остальных танков, т. е. нахо
дятся в пропорции размеров шага гусеничных лент).
В таблицах 9.2 и 9.3 приведены данные по УЗД и УЗ в обитаемых отде
лениях на характерных для оценки акустического состояния танков режи
мах движения 5, 30, 60 км/ч и на стоянке при максимальных оборотах
двигателя.
Как видно из таблиц, УЗД и УЗ в отделении управления выше, чем в
центральном отделении, несмотря на удаленность от моторнотрансмисси
онной установки. Роль последней в шумообразовании на стоянке и при дви
жении на малых скоростях необходимо учитывать. В интервале средних и
повышенных скоростей движения (20...60 км/ч) рассмотренные типы тан
ков можно расположить в следующем порядке по мере возрастания наиболее
важной акустической характеристики — уровня звука LА (дБА):
§ для центрального отделения — Т80 П (102...108), Т80 (104...112), Т64
(111...114), Т72 (112...116);
§ для отделения управления — Т80 П (105...113), Т80 (105...116), Т64
(117...120), Т72 (118...123).
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

153

Ни по одному из этих танков характеристики звуковых полей обитаемых
отделений не удовлетворяют требованиям существующей нормативной до
кументации. Необходимо существенное снижение уровня звука. При разра
ботке средств шумозащиты следует ориентироваться на значимую часть спек
тра, которая определяет уровень звука. Она для серийных танков сосредото
чена в частотном диапазоне 40...1250 Гц. Из машин ранней разработки танк
Т62 также является высоконагруженным в акустическом отношении: уро
вень звука на стоянке при работающем двигателе составляет 111...113 дБА и
при движении — 110...116 дБА, а значимая часть спектра сосредоточена в
диапазоне 100...1000 Гц.
Данные по шуму обитаемых отделений зарубежных танков типа «Лео
пард2» (Германия), М60 А1 (США) и «ЧифтенМК5Р» (Великобритания)
представлены в таблице 9.4 (Vср » 30 км/ч, бетонная трасса).
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123245637857429
!7952429

123456789

"9
#9

"9
#$9

29 7526 9 5667923 69524 9
99 4529 829285 59 9
%&"'9

(%9

&)'9

)'*9

'**9

&***9

)***9

+***9

,***9

139

Значимая часть спектра шума этих танков лежит в диапазоне 125...1000 Гц.
Обращает на себя внимание, что танк «ЧифтенМК5Р» отличается сущест
венно меньшим шумом обитаемого отделения в сравнении с другими маши
нами (на 12...13 дБА). По массе он относится к классу тяжелых машин;
имеет хорошо амортизированный двигатель с глушителями выхлопа; вме
сто индивидуальной торсионной подвески использована блокированная пру
жинная подвеска (в одной тележке по два опорных катка с балансирами).
В танке М60 А1 двигатель и трансмиссия выполнены в едином амортизи
рованном блоке с опиранием на борта; для силового отделения предусмотрен
звукоизолирующий кожух. Опорные катки танков «Леопард2», М60 А1 и
«ЧифтенМК5Р» двускатные и имеют наружную резиновую ошиновку.
Проверка ВГМ на соответствие ПДЗ по шуму производится при движе
нии и на стоянке. В последнем случае проверяется в том числе вклад в шумо
образование внутреннего оборудования, включаемого в работу, как преду
смотрено инструкцией по эксплуатации ВГМ.
Рассмотрим это на ряде стояночных режимов работы в сравнении с режи
мом движения (табл. 9.5).
1. Люки закрыты, стоянка, работает только двигатель на средних экс
плуатационных оборотах.
2. Люки закрыты, стоянка, работает только двигатель на максимальных
оборотах.
3. Люки закрыты, работает двигатель на максимальных оборотах, все
узлы, системы и оборудование, предусмотренные инструкцией по эксплуа
тации, включены.
154

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123245637857429

29 7526 9 56679524 9293279367 2932 59

"79 #67 9 %9 %9
9
&9
52429 32 $
59

792

752

999 4529 829285 59 !9
'(%)9

*'9

(+)9

+),9

),,9

(,,,9

+,,,9

-,,,9

652

1472

1482

1492

1432

1452

662

642

1452

.,,,9

1132

11 2

1112

652

1112

1462

1142

1462

1432

672

11 2

1132

672

14 2

1192

1142

1462

1452

6 2

632

1492

682

612

6 2

642

1982

1172

1142

11 2

1992

1942

1182

14 2

1452

662

682

1142

1442

1472

1452

662

6 2

672

1192

1452

6 2

1452

1492

1462

1412

662

692

1192

1492

662

1472

1432

14 2

1412

6 2

632

692

7 2

1342

1132

1982

1952

1992

11 2

1152

1472

1452

672

612

1462

692

1452

1482

612

1192

6 2

14 2

682

632

1192

6 2

1482

1462

682

652

762

732

792

8 2

1962

14 2

1952

1932

1172

14 2

1442

672

652

632

1472

6 2

632

652

1442

662

672

1142

1452

632

1472

1492

1472

1492

662

682

1152

1482

1442

1112

1472

14 2

1482

6 2

652

672

652

1382

1162

1952

19 2

1312

1972

1172

14 2

1442

662

1
4. Люки закрыты, все узлы, системы и оборудование, предусмотренные
инструкцией по эксплуатации, включены, двигатель не работает.
5. Люки закрыты, все узлы, системы и оборудование включены, движе
ние по бетонной трассе на максимальной скорости.
Из данных таблицы 9.5 следует, что наиболее нагруженным в акустиче
ском отношении режимом является движение (режим 5) с максимальной
скоростью, однако при оценке соответствия УЗ и УЗД предельно допусти
мым значением на стоянке необходимо учитывать не только вклад двигате
ля (режимы 1 и 2), но и внутреннего оборудования (режим 3).

9.5. ШУМ ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЙ
ЛЕГКИХ ВГМ
Легкие ВГМ (боевые машины пехоты и десанта, многоцеле
вые транспортеры, боевые разведывательные машины и т. д.) в конструк
тивном отношении более разнообразны, чем танки. Это касается как располо
жения силового отделения в корпусе машины (впереди, посредине, сзади), так
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

155

и членов экипажа и десанта, а также их количества. Такое разнообразие сказы
вается на характеристиках звукового поля в конкретных точках обитаемых
отделений. Тем не менее отметим свойственные для них закономерности.
Как и для танков, шум легких ВГМ с ростом скорости движения увели
чивается: при изменении скорости движения от 30 до 62...65 км/ч уровень
звукового давления для обитаемых отделений многоцелевого быстроходно
го транспортного тягача типа МТЛБу возрастает на 8...10 дБ; для боевой
машины пехоты типа БМП — на 4...7 дБ; для боевой машины десанта типа
БМД (кроме октавы 63 Гц) — на 6...12 дБ. В зоне октавы 63 Гц для БМД на
некоторых скоростях движения уровень звукового давления может дости
гать, как и для предельной скорости, максимального значения.
Энергия звукового поля обитаемых отделений легких машин сосредото
чена в области частот от 500 Гц и ниже, однако значимая часть спектра для
них составляет 125...2000 Гц.
Октавный спектр усредненных уровней звукового давления для ряда лег
ких ВГМ представлен на рисунке 9.8. Усреднение выполнено по контроль
ным точкам обитаемых отделений машин в соответствии с методикой, изло
женной в разделе 10.2.
Как видно из графиков на рисунке 9.8, легкие машины, как и танки,
отличаются высоким уровнем шума. Уровни звукового давления и уровни
звука достигают: для БМП — 133 дБ и 116 дБА; для БМД — 125 дБ и 115 дБА;
для МТЛбу — 128 дБ и 116 дБА; для бронетранспортера М113 — 119 дБ и
108 дБА; для боевой разведывательной машины М114 — 119 дБ и 111 дБА
соответственно.
Следует отметить, что силовое отделение легких отечественных машин
слабо изолировано по шуму от обитаемых отделений изза недостаточного
коэффициента звукоизоляции перегородок, негерметичного исполнения
смотровых лючков, наличия щелей и отверстий и т. д., что в некоторых
случаях приводит к тому, что шум на стоянке, особенно на максимальных
оборотах двигателя, становится соизмеримым с шумом при движении и су
щественно превышает шум в машинах М113 и М114.

Рис. 9.8

Спектр шума обитаемых
отделений легких ВГМ
(V = 62...65 км/ч):
1 — БМП; 2 — БМД; 3 — МТ
ЛБу; 4 — М114 (США); 5 —
М113 (США).

156

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

9.6. ВИБРАЦИЯ ШУМООБРАЗУЮЩИХ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ,
ОГРАЖДАЮЩИХ ОБИТАЕМЫЕ ОТДЕЛЕНИЯ
Как известно, шум обусловливается: непосредственным из
лучением от источников, расположенных внутри обитаемого отделения (см.
табл. 9.5); проникновением из соседнего силового отделения через разде
ляющие корпусные конструкции (моторная перегородка, панели и т. д.);
излучением звука ограждающими конструкциями при их вибрации. Под
вибрацией в последнем случае следует понимать изгибные колебания эле
ментов конструкции — бортов, крыши, днища и перегородок.
Уровень звукового давления или излучаемую конструкцией мощность
звука связывают с виброскоростью излучающей поверхности. Для опреде
ленных частот УЗД и виброскорость поверхности в перпендикулярном к ней
направлении связаны линейно.
Рассмотрим результаты измерения виброскорости поверхностей бортов,
днища, моторной перегородки и крыши для различных машин при движе
нии по бетонной трассе. Они представлены на графиках рисунка 9.9 для
легких ВГМ и в таблице 9.6 для танков. Измерение уровня виброскорости LV
в децибелах производилось относительно порогового значения 2×10–5 Н/м2 в
октавном диапазоне частот. При этом исследовалась та часть конструкции
элементов, которая ограждает обитаемое отделение.
В таблице 9.6 представлены усредненные значения уровней виброскоро
сти по поверхности (6...8 датчиков) моторной перегородки, днища и бортов
танков. Спектр шума и спектр виброскорости, несмотря на различия в уров
нях, по форме повторяют друг друга. Вибрация днища более выражена, чем
вибрация бортов. Наиболее интенсивные колебания испытывает моторная
перегородка всех рассмотренных типов танков. Основная мощность колеба
ний элементов конструкций сосредоточена в диапазоне частот 31,5...350 Гц.
Несмотря на то что уровень вибрации днища выше, чем бортов, при
оценке их вклада в шумообразование обитаемых отделений следует учиты
вать размеры эффективной (т. е. участвующей в шумоизлучении) площади

Рис. 9.9

Спектр виброскорости
конструкции легких ВГМ
(V = 62...65 км/ч):
1 — МТЛбу; 2 — БМП; 3 —
БМД.

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

157

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123456789 6 4 6 597 335 874 564997
697356 37 953 37 53393754 877
#47
4 6 57

8
888 !8

#8
888 !8

8
888 !8

$3357
4 564997

16333 35693 4 7 5 57 458!7"7
%&'7

(%7

&)'7

)'*7

'**7

&***7

)***7

+***7

123245678
9 4 242 68

5 8

"24368

123245678
9 4 242 68

5 8

"24368

123245678
9 4 242 68

5 8

"24368

123245678
9 4 242 68

5 8

"24368

##8

1
и коэффициенты звукоизлучения, тем большие, чем выше масса единицы
площади поверхности.
Для легких машин (рис. 9.9) спектры шума и виброскоростей, как и для
танков, подобны. Разброс значений виброскорости по элементам корпуса
(крыша, днище, борта, моторная перегородка) в каждой октавной полосе не
превышают ± 2,5 дБ для машин типа БМП и ± 4 дБ для БМД. Что касается
машины МТЛбу, то для нее наиболее нагруженной частью является днище
(октавные УЗД в диапазоне частот 31,5...500 Гц составляют 120...130 дБ) и
менее нагруженной — бортовые листы (106...112 дБ в диапазоне частот
31,5...500 Гц).
Уровни колебаний моторной перегородки и крыши равноценны и в
диапазоне частот 31,5...250 Гц составляют 116...119 дБ. Таким образом,
для машин типа МТЛбу днище можно считать основным шумоизлучаю
щим элементом конструкции, а для машин типа БМП и БМД необходимо
учитывать колебания крыши, днища, бортовых листов и моторной перего
родки.
Полученные в результате исследований материалы достаточно полно
характеризуют звуковое поле обитаемых отделений ВГМ и позволяют:
§ ранжировать в первом приближении вклад отдельных источников в шу
мообразовании ВГМ;
§ выделять наиболее значимые с точки зрения шумозащиты экипажа спек
тры шума, подавление частотных составляющих которых является пер
востепенным для разработчиков машины.
158

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

Глава 10. СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК МАШИН,
КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕРИАЛОВ

10.1. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
ШУМОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

сновные элементы шумоизмерительной системы представ
ляют собой микрофон, усилительносогласующее устройство, регистратор и
анализатор. Простейшей реализацией такой системы являются шумоме
ры. К высококлассным относятся прецизионные шумомеры. Они оснащены
прецизионными конденсаторными микрофонами с большим набором допол
нительных элементов (ветровые и конусные насадки, удлинители и переход
ники и т. д.). Такие шумомеры имеют внешние октавные и третьоктавные
фильтры, удобно механически присоединяемые к усилительному блоку.
В них предусмотрен аналоговый выход измеряемого процесса для последую
щей записи и дополнительного анализа.
Прецизионные шумомеры содержат в своей схеме две характеристики
демпфирования: «быстро» и «медленно». Замедленная характеристика ис
пользуется в случае, когда показания, полученные при характеристике «бы
стро», сильно флюктуируют (более чем на 4 дБ). С помощью таких шумоме
ров можно производить измерения УЗД (в третьоктавных и октавных поло
сах частот, в линейном диапазоне) и УЗ (Акоррекция) в основном при
осуществлении функций по контролю шума.
При проведении исследовательских работ в полевых условиях чаще ис
пользуют измерительную систему в составе микрофона, набора предусили
телей и магнитографа. После регистрации магнитограммы подвергают час
тотному анализу и обработке.
Важная роль в этой системе принадлежит микрофонам. По совокупности
качеств лучшими и наиболее распространенными типами измерительных
микрофонов являются конденсаторные микрофоны. Их описание и техниче
ские характеристики содержатся в справочной и технической литературе
[8, 36]. Здесь следует обратить внимание на необходимость правильного со
четания типов конденсаторных микрофонов, предусилителей и согласую
щих устройств в зависимости от требуемых частотного и амплитудного диа
пазонов измерений, а также от назначения измерений (табл. 10.1).
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

159

123456789

8 84 46

98
48
4
8
8 48

15 844

121345264

789 4
44
4 4

121145264

4 4
4 !"4 4#
!"4$#!4

12((452,64

789 4
44
4 4-
.#
. 4 !4

12(1452,64

789 4
44
4 4-
.#
. 4 !4

12(3452,164

44 4
4.8 4.#
. 4
/ 4

4
/5 ..4

12(452,164

12(0452,064

/3.!44

4!. 44
"4 4 4!. 44 .##4

56 8 546 8

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

45668
4948

8
43 !8"#8

$ 93 68
4948

8
9 3!8%8

2 4

2321345264

2 4

2321345264

3 4

323)452)64

(31 4

323)452)64

204
523*42+4%4
%4124(364

(1 4

302)(4520(64

204
523*42+4%4
%4124(364

() 4

20452+64

204%4
%412424
523*42+4%4
%4124(64

(21 4

)32034522+164

98
8
9 5 3 6 38

234%4
%4&'()3*4
2)*42+4

2+*4234
1

12145264

4 4# /4
44 4.#

. 44 /3.4

(2464234

*22 4

2321345264

121)452,64

4 4# /4
44 4.#

. 44 /3.4

(24.4234
4.42+4

*22 4

323)452)64

1
Таблица 10.1 составлена для акустической аппаратуры датской фирмы
«Брюль и Къер», широко представленной в нашей стране и зарекомендо
вавшей себя высокими техническими и эксплуатационными характери
стиками.
Чувствительность конденсаторных микрофонов зависит от их размера.
Более чувствительными являются дюймовые микрофоны, а четвертьдюй
мовые и меньшего размера микрофоны при меньшей чувствительности об
ладают расширенным частотным диапазоном в области высоких частот.
Что касается выбора нижней граничной частоты рабочего диапазона, то
для оценки предельно допустимых значений УЗД и УЗ пригодны многие из
упомянутых в таблице 10.1 микрофонов, так как оценка производится в
октавном диапазоне 31,5...8000 Гц. Однако при записи импульсного шума,
например при выстреле из танкового орудия, необходимо использовать из
мерительную систему, имеющую нижнюю граничную частоту, близкую к
нулю (0,05...0,5 Гц). Это следует учитывать и при выборе типа регистратора:
магнитографы с частотной модуляцией предпочтительнее, чем магнитогра
фы с прямой записью.
160

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Методика подготовки ВГМ и измерительной аппаратуры, режимы и тех
нология выполнения измерительных операций при проведении исследова
ний шумовых характеристик обитаемых отделений содержатся в ГОСТ РВ
2350001. В стандарте даны способы обработки измерительной информации
в виде, пригодном для сравнения и сопоставления полученных данных с
нормативными величинами, а также перечень измерительных средств с их
техническими характеристиками: микрофоны, предусилители, регистрато
ры, анализаторы частот и т. д.

10.2. ПОГРЕШНОСТИ
АКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
В общем виде выражение для измеряемого параметра звуко
вого давления имеет вид [37]:
P1

и
,
МK (f ) 2 S(f )

(10.1)

где u — отсчет по шкале индикатора процесса; М — чувствительность при
емника (микрофона); K(f) — суммарный коэффициент передачи измеритель
ного тракта; S(f) — функция, характеризующая влияние условий измере
ний на результат.
Погрешность отсчета величины u определяется классом прибора и при
необходимости путем электрического градуирования может быть сведена к
незначительной.
Погрешность, вызываемая нестабильностью коэффициента передачи K(f),
зависит от качества источников питания и теплообмена между аппаратурой
и внешней средой. Как правило, она устраняется выбором достаточного вре
мени прогрева аппаратуры (30 мин до начала измерений).
Погрешность градуирования, относящаяся к величине М, указывается в
техническом паспорте приемника вместе с указанием условий градуирования.
Погрешности, вызываемые влиянием условий измерения, являются наи
более весомыми.
При акустических измерениях погрешности складываются из система
тических и случайных погрешностей измеряемой величины. Систематиче
ские составляющие погрешностей перед измерениями обычно бывают из
вестными. Их определяют стандартными методами и учитывают путем вве
дения поправок в результаты измерений или исключают, если используют
соответствующие акустические эталоны.
Погрешности, вызванные воздействием случайных факторов, до измере
ний и даже при единичных измерениях выявить нельзя. Их можно учесть
лишь при обработке ряда повторных измерений.
При измерении УЗД и УЗ наиболее достоверными принято считать их
средние значения Lm , а погрешность отдельного измерения характеризо
вать среднеквадратическим отклонением sm. Если произведено m измере
ний и вычислено среднее значение Lm , то его погрешность оценивают вели
чиной среднеквадратической погрешности результата Sm 1 2m / m [36].
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

161

При наличии результатов повторных измерений УЗД в полосе частот или
УЗ L1, L2, ..., Lm и разнице между наибольшими и наименьшими их значе
ниями не более 5...7 дБ (или дБА) среднее значение Lm ряда измерений,
среднеквадратическое отклонение sm и среднеквадратическая погрешность
результата Sm вычисляются по формулам:
Lm 1

2m 1

1
Lк (дБ);
m к2
11
m

1
( Lк 3 Lm )2 (дБ);
m 3 1 к4
11

(10.2)

Sm 1 2m / m (дБ).

Если указанная разница превышает 5...7 дБ (или дБА), то после исключе
ния результатов, превышающих 3sm, вычисления производят по формулам:
21 1

где xк 1 100,1Lк и xm 1

1
(xк 3 xm )2 ,
m 3 1 к4
11

(10.3)

1
100,1Lк или
m к2
11

1 3
2
1m 4 20lg 61 5 1 7 (дБ);
xm 9
8
S 2
1
Sm 3 20lg 51 4 1 6 (дБ),
xm 8
7

где S1 1 21 / m.
Точное среднее значение Lm в децибелах можно получить по формуле
2m
3
Lm 1 10lg 5 9 100,1Lк 6 4 10lg m.
7 к 11
8

(10.4)

Вычисленное Lm по формуле средних арифметических значений может
привести к неверному результату. Погрешность арифметического усредне
ния составляет 0,7 дБ, если разброс данных не превышает 5 дБ. С увеличени
ем разброса она возрастает.
Чтобы не производить занимающего время точного логарифмического
усреднения, в [38] приводится поправка, которую необходимо прибавлять к
среднему арифметическому значению Lm в зависимости от разброса резуль
татов измерений вплоть до 30 дБ. Так, при разбросе 20...30 дБ она уже со
ставляет 2...4 дБ.
162

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

10.3. ЛАБОРАТОРНОСТЕНДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
КОЛЕБАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА ВГМ
При определении влияния динамических характеристик
конструкции машины на величину и характер вибрации и шума возникает
необходимость исследовать и выявлять основные присущие элементам кон
струкции собственные частоты с идентификацией их по формам колебаний.
Желательно также установить, какие из собственных форм проявляются от
действия сил конкретного источника колебаний и приводят к резонансным
колебаниям.
Для решения этих задач существуют методы и способы силового искусст
венного воздействия на конструкцию, обеспечивающие возбуждение раз
личных форм собственных колебаний, а также методы сбора и обработки
информации о пространственном (или плоскостном) распределении амплитуд
и фаз колебаний для фиксации вида собственных форм. Наиболее успешно
они используются в авиации и судостроении [39]. Составной частью испыта
тельных комплексов, предназначенных для этих целей, являются вибровоз
будители электромагнитного, электродинамического или пьезоэлектриче
ского типа. Они используются для возбуждения колебаний конструкции под
действием сил и моментов гармонического или шумового характера и распо
лагаются в одной или нескольких точках этой конструкции.
Для возбуждения колебаний элементов корпуса танка, в частности его
днища, был использован приборный стендовый комплекс фирмы «Брюль и
Къер» в составе: вибратор 1 типа 4808, датчик силы 2 типа 8200, акселеро
метры 3 типа 4370, усилители заряда 4 типа 2635, усилитель мощности 5
типа 2712, устройство обнаружения волны 6 типа 6302, автоматический
управляющий генератор синусоидального сигнала 7 типа 1047 и двухкоор
динатный самописец 8 типа 2309 (рис. 10.1).
Для удобства в работе танк вывешивался с помощью домкратов в четы
рех точках, показанных на рисунке 2.14 в виде заштрихованных прямо
угольников (танк со снятыми узлами ходовой части). Днище разграфлялось

Рис. 10.1

Блоксхема установки для
искусственного возбуждения
колебаний днища танка:
1 — вибратор; 2 — силоизмерительное
устройство; 3 — акселерометр; 4 — уси
литель заряда; 5 — усилитель мощности;
6 — устройство обнаружения волны; 7 —
управляющий генератор сигналов; 8 —
двухкоординатный самописец; А — опор
ный сигнал; В — выходной сигнал.

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

163

координатной сеткой с шагом 200 мм по длине и ширине корпуса. Вибровоз
буждение днища от вибратора передавалось через штангу в точке с коорди
натами 4–20 с усилием 70 Н (с. к. з.). Вначале определялись численные зна
чения резонансных частот, затем с помощью устройства восстановления
формы волны проводилось исследование и построение форм изгибных коле
баний днища на этих частотах. При исследовании форм колебаний с помо
щью одного из акселерометров 3, установленного в точке вибровозбужде
ния, на самописце 8 формировался опорный сигнал А единичного уровня.
С помощью второго акселерометра 3 производился последовательный опрос
интересующих точек днища по координатной сетке.
Особенностью работы устройства 6 в совокупности с двухкоординатным
самописцем 8 является возможность определения мгновенных значений и
фазового угла виброускорения опрашиваемой точки относительно единич
ного опорного синусоидального ускорения на фоне возможных шумов и час
тотных искажений. Совокупность таких сведений по опрошенным точкам
позволяет строить картину изгибных колебаний по поверхности днища на
резонансных частотах.
В качестве примера на рисунке 2.14 показаны результаты построения
изгибных форм колебаний по изложенной методике для днища танка Т80
на четырех низших частотах. Куполообразная форма (кривые 1–1) реализу
ется на частоте 44 Гц. На частоте 72 Гц форма колебаний имеет две пучности
в продольном сечении (кривые 2–1). Колебания на этих частотах (44 и 72 Гц)
практически не возбуждаются в той части днища, которая расположена ме
жду моторной перегородкой и кормовым листом. Более высокочастотные
колебания (кривые 3–4 для частоты 98 Гц и кривые 4–4 для частоты 122 Гц)
имеют уже достаточно сложный характер.
Вопрос о выборе конструкции вибровозбудителя или вообще принципа
возбуждения решается исходя из того, какая мощность для этого необходи
ма. Так, тонколистовые элементы корпусов легких ВГМ на резонансных
частотах могут возбуждаться при подведении мощности 5...10 Вт. При этом
амплитуда колебаний становится достаточной, чтобы не возникало проблем
с ее регистрацией.
Для исследования спектра собственных частот и форм изгибных колеба
ний элементов корпуса БМП1 в качестве вибровозбудителя использовалась
звуковая волна, излучаемая электродинамическим громкоговорителем типа
ГД25, который устанавливался на днище машины рупором к его поверхно
сти. Излучаемой громкоговорителем акустической мощности было доста
точно для возбуждения нескольких низших частот собственных колебаний
днища, бортов, крыши, лобового листа, наклонных полок в нишах и крыши
башни (рис. 2.16). Регистрация сигналов акселерометров, устанавливаемых
в контрольных точках координатной сетки на поверхности исследуемого
элемента конструкции, велась одновременно по 15...20 каналам с помощью
гальванометрических осциллографов типа К2021. Громкоговоритель управ
лялся генератором синусоидальных сигналов через усилитель мощности типа
ТУ100. Измерительные каналы предварительно сфазированы, что позволя
ло по взятым с одинаковым интервалам времени сечениям и по единому
164

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

опорному сигналу определять мгновенные значения и фазовые углы ускоре
ний в контрольных точках, а затем по огибающим мгновенных значений —
форму изгибных колебаний. Этот способ отличается от описанного выше
большой достоверностью в определении резонансных частот элемента конст
рукции: любое перераспределение уровней и фаз сигналов по измеритель
ным каналам, свидетельствующее о наступлении резонанса, видно на экра
нах осциллографов и может быть зафиксировано на шкале частот генератора
синусоидальных колебаний.
Изучение вклада отдельных источников шума в формирование звуково
го поля обитаемых отделений ВГМ является неотъемлемой частью исследо
ваний, направленных на разработку конструктивных мероприятий по сни
жению его интенсивности. Один их путей этого изучения — определение
звукопроводимости канала от источника силового воздействия на машину
до контролируемой точки звукового поля, создаваемого этим источником.
При определенном представлении о реальном характере нагружения корпу
са машины в данном источнике и звукопроводимости канала можно судить
о его вкладе в шумообразование обитаемого отделения.
Для реализации этого метода и прозвучивания корпуса использовались
данные тензометрических измерений силового потока нагружения корпуса
со стороны узлов ходовой части в условиях движения танка и результаты его
стендовых испытаний.
Прозвучивание осуществлялось методами вибрационного и ударного воз
буждения танка Т80, у которого предварительно были сняты узлы ходовой
части: гусеницы, опорные катки с балансирами, поддерживающие ролики,
ведущие и направляющие колеса. Корпус машины был вывешен с помощью
четырех домкратов.
Для прозвучивания узлов в вертикальной плоскости использовался элек
тродинамический вибратор типа 4808. Передача силового воздействия от
платформы вибратора к исследуемой точке осуществлялась с помощью штан
ги и набора приспособлений, обеспечивающих нагружение в обоих направ
лениях (вверхвниз). Контроль усилия производился с помощью встроенно
го в штангу датчика силы типа 8200 и включенного в цепь обратной связи
системы управления вибратором для автоматического поддержания силы на
заданном уровне 70 Н (с. к. з.). С учетом реальной жесткости передающих
звеньев рабочий диапазон задания гармонической силы обеспечивался в
интервале 40...2500 Гц. Гармонические колебания задавались на частотах,
соответствующих значениям fсг для каждой третьоктавы в этом интервале.
Одновременно контролировался уровень звукового давления на рабочих мес
тах экипажа в третьоктавных полосах частот. Полученное таким образом
отношение уровня звукового давления к величине возмущающей силы пред
ставляет собой коэффициент звукопроводимости K.
Для получения данных по звукопроводимости каналов при действии го
ризонтальных (продольных) компонент силы использовался метод ударного
возбуждения: по опорным осям, предназначенным для крепления снятых
узлов ходовой части, наносились два удара стальным шаром в вертикальном
и горизонтальном направлениях в тех же сечениях осей, где осуществлялось
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

165

Рис. 10.2

Амплитудный спектр
ударного ускорения

вибровозбуждение, и производилась запись импульсного шума на рабочих
местах экипажа.
Контроль характеристик удара проводился по ускорению шара. Удар
считался идентичным, если длительность t, максимальная амплитуда Аmax и
форма импульса ускорения шара при ударе совпадали.
Известно, что амплитудный спектр коротких импульсов в широком диа
пазоне частот равномерен [40]. Это создает предпосылку для прозвонки кон
струкции корпуса одновременно на всех частотах расчетного диапазона тес
товым воздействием одинаковой интенсивности. Необходимым условием для
этого является удовлетворение соотношения fвt = 0,43, где fв — верхняя гра
ничная частота равномерной части спектра удара, имеющего форму смещен
ной косинусоиды (наиболее часто реализуемая форма импульса).
Для стального шара радиусом R = 40 мм и массой 2,4 кг при скорости
соударения 0,5 м/с реализуются следующие параметры его ускорения:
Аmax = 6000 м/с2 и t = 0,25...0,3 мс. При такой длительности удара равно
мерность спектра тестового воздействия должна обеспечиваться до часто
ты не менее 1000 Гц (теоретически нижняя граничная частота равняется
нулю), что подтверждается данными частотного анализа удара с помощью
цифрового анализатора спектра в реальном времени типа 3347 (рис. 10.2).
Полученные в каждой контрольной точке звукового поля ударные спектры
при нанесении тестовых ударов сверху и сбоку опорных осей узлов ходовой
части позволяют определять поправку DKfi на значение коэффициента K зву
копроводимости в каждой третьоктаве для случая, если бы возбуждение в
продольном направлении осуществлялось, как для вертикального направле
ния, вибрационным способом. На рисунке 10.3 представлены спектры импульс
ного шума для iго канала звукопроводимости «ось кривошипа направляюще
го колеса — центральное отделение» при воздействии ударов сверху и сбоку.
Как видно из рисунка, большая часть поправок DKfi для третьоктавных
полос имеет отрицательное значение. Для пересчета коэффициента звуко
166

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 10.3

Спектр импульсного шума по каналу
«центральное отделение — направляющее колесо»:
1 — удар сверху; 2 — удар сбоку.

проводимости этого канала в продольном направлении необходимо получен
ные значения коэффициента K при вибрационном возбуждении уменьшить
на величину поправок DKfi в каждой третьоктавной полосе частот.
Таким образом, ударный способ позволяет дать относительную оценку
звукопроводимости каналов при силовом возмущении в разных направле
ниях и является дополнением к способу вибровозбуждения конструкции.
С помощью этого способа можно также проверять линейность реакции от
возмущения по равенству изменения уровней спектра шума и спектра удар
ного импульса за счет увеличения скорости соударения шара и поверхно
сти испытуемого узла. При этом уменьшается величина равномерной части
спектра. Так, при максимальной силе удара 10...30 кН длительность t со
ставляет 0,4...0,5 мс, а верхняя граничная частота — 900 Гц. Дальнейшее
увеличение силы удара сопровождается искажением формы и импульса в
виде смещенной косинусоиды и нарушением линейной связи спектров шума
и удара.

10.4. КАМЕРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
ШУМОЗАЩИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Акустические камеры для исследования шумовых характе
ристик механизмов и машин представляют собой стационарные сооружения
капитального типа.
С целью проведения работ по изучению звукопоглощающих и звукоизо
лирующих свойств шумозащитных конструкций транспортных машин, в
том числе ВГМ, М. М. Самойловым под руководством профессора Н. И. Ива
нова была разработана и построена в БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова
малая акустическая реверберационная камера.
Она состоит из трех малых камер — двух камер высокого уровня КВУ1
и КВУ2 и камеры низкого уровня КНУ (рис. 10.4).
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

167

Рис. 10.4

Акустическая камера БГТУ «Военмех»:
1 — внутренняя металлическая оболочка; 2 — виброзвукоизолирующее покрытие; 3 — испытуе
мые образцы; 4 — тележка КВУ1; 5 — направляющие рельсы; 6 — виброизолирующий фундамент.

Камера низкого уровня размещена неподвижно на виброизолированном
фундаменте 6. Камера КВУ1 установлена на тележке 2, передвигающейся
по направляющим рельсам 1. Свободный ход камеры равен 1200 мм, что
позволяет испытывать объемные элементы шумозащитных конструкций
размерами до 1285´1060´1200 мм.
Проем между камерами КВУ2 и КНУ имеет размеры 600´800 мм и пред
назначен для установки и испытаний в нем плоских шумозащитных конст
рукций с повышенной звукоизоляцией. Внутренняя оболочка камер выпол
нена из стальных листов толщиной 5 мм, обеспечивающих за счет хорошей
реверберации звука диффузность звукового поля. Виброизолирующее по
крытие 2 представляет собой комбинированную конструкцию, состоящую
из внутренней и наружной оболочек, собранных из древесностружечных
плит толщиной 20 мм и песчаного заполнителя между ними. Толщина стен
камеры КНУ 150...200 мм, что позволяет испытывать шумозащитные кон
струкции с предполагаемой эффективностью до 40...45 дБА.
Габаритные характеристики установки: длина — 4800 мм, ширина —
1500 мм, высота — 2750 мм; объем камеры низкого давления равен 1,4 м3,
камер высокого давления КВУ1 и КВУ2 — 1,6 м3 и 0,6 м3 соответственно.
Углы полостей камер выполнены тупыми, чем достигается снижение нерав
номерности уровней звукового давления по объему.
Электрооборудование малой реверберационной камеры БГТУ «Военмех»
состоит из системы возбуждения и управления шумом и измерительной сис
темы. Система возбуждения представляет собой набор генераторов шума
типа 03004, блоков третьоктавных фильтров типа 01018, усилителей мощ
ности типа LV103 и динамических громкоговорителей Д. Измерительная
168

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

система имеет многоканальный вход, к которому можно подключать до
30 микрофонов М. Система возбуждения шума и измерительная система
имеют общее синхронизированное управление, что позволяет эффективно
проводить испытания и измерения в звуковом диапазоне частот 20...20 000 Гц
при уровне звука в камерах КВУ1 и КВУ2 до 120...125 дБА.
Малая реверберационная камера БГТУ «Военмех» разрабатывалась как
универсальная. С ее помощью можно проводить испытания плоских и объ
емных средств многоцелевой шумозащиты (звукоизоляция и звукопоглоще
ние) при уровнях звукового давления, перекрывающих известные к настоя
щему времени характеристики звукового поля обитаемых отделений и сило
вого отделения ВГМ.

10.5. УСТАНОВКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КОЭФФИЦИЕНТА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ
МАТЕРИАЛОВ
Звукопоглощающие свойства материалов и конструкций
оцениваются коэффициентом звукопоглощения a, представляющим собой
отношение энергии поглощающего и падающего звука. Обычно это произво
дится с помощью измерительной акустической трубы при нормально падаю
щем на поверхность испытуемого образца звуке. Величина коэффициента
звукопоглощения этим методом (метод стоячих волн) определяется по раз
нице амплитуд звукового давления в узлах Рmin и пучностях Рmах стоячей
волны, которая образуется между излучателем звука и образцом звукопо
глощающего материала.
Для нормально падающих волн безразмерный коэффициент a [41]:
4
(10.5)
,
23
n 4 n 11 4 2
p
где n 1 max — индекс стоячей волны.
pmin
Методика определения коэффициента a изложена в ГОСТ 16297 «Мате
риалы звукоизоляционные. Методы испытаний». В соответствии с методи
кой формирование стоячих волн производится с помощью интерферометра,
представляющего собой трубу с определенным соотношением длины и диа
метра, на одном торце которой располагается источник плоских акустиче
ских волн, а на другом — испытуемый образец. Трубы малой длины, как
правило, имеют круглое сечение, а большой — квадратное. Выбранные дли
на l и диаметр d акустической трубы обеспечивают нормальную работу уста
новки в диапазоне частот fн...fв. При этом высокочастотными можно считать
c
измерения выше частоты fн = с / 2l и ниже частоты fв =
, где с — скорость
2d
звука в воздушной среде.
Эти условия обеспечивают распространение в трубе плоских волн и образо
вание в ней не менее двух минимумов и двух максимумов звукового давления.
Для каждого диапазона частот измерений предназначается своя труба со
специфическим расположением излучающих и приемных устройств. При
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

169

Рис. 10.5

Промышленные интерферометры:
а — длинноволновая труба; б — коротковолновая труба; 1 — испытуемый образец; 2 — устройст
во для наблюдения положения микрофона; 3, 4 — микрофонная тележка; 5 — динамик; 6 —
приемный конец зонда; 7 — микрофон, связанный с зондом.

емником служит либо непосредственно миниатюрный микрофон, либо мик
рофон, присоединяемый к выходу акустического зонда [42]. Если попереч
ный размер микрофона или трубки зонда не превышает 1% от внутреннего
диаметра или размера стороны квадратного сечения трубы, то ошибка в
измерениях составляет 1...2%.
На рисунке 10.5а показана акустическая труба квадратного сечения для
проведения исследований в диапазоне низких частот 40...600 Гц. Ее длина
составляет 7 м, а сечение — 24´24 см. Измерительный микрофон размеща
ется непосредственно в трубе и может перемещаться вдоль нее с помощью
микрофонной каретки 3. Управление положением каретки с микрофоном
осуществляется через динамик 5.
Для исследований в области более высоких частот (выше 100 Гц) длина
трубы составляет 1,2...1,5 м, а измерение осуществляют с помощью акусти
ческого зонда 6 (рис. 10.5б), который вводят в трубу с того торца, где распо
лагается динамик 5. При этом сам динамик размещен сбоку и соединен с
трубой специальным воздуховодом, профиль которого выполнен так, чтобы
минимально искажать характер плоских звуковых волн. В трубе типа 4002
фирмы «Брюль и Къер» зонд вводится через керн магнита динамика, распо
ложенного в торце трубы.
Измерение коэффициента звукопоглощения материалов и образцов с
различным их сочетанием для обитаемых отделений ВГМ проводилось с
помощью интерферометра ОАО «ВНИИТрансмаш» (рис. 10.6), отличитель
170

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 10.6

Интерферометр «ВНИИТрансмаш»:
1 — динамик; 2 — резонатор; 3 — труба; 4 — микрофонный зонд; 5 — направляющая рейка; 6 —
обойма для образца; 7 — адаптер; 8 — каретка; 9 — микрофон; 10 — усилитель мощности; 11 —
генератор; 12 — шумомер; 13 — 1/3 октавные фильтры; 14 — испытуемый образец.

ной особенностью которого является способ введения акустического зонда 4
со стороны торца трубы, где располагается испытуемый образец 14. Для уве
личения интенсивности звуковой волны в трубе динамик 1 интерферометра
размещен в резонаторе 2. Достоверность получаемых результатов проверена
с помощью тестовых образцов из различных звукопоглощающих материа
лов, коэффициент звукопоглощения которых хорошо изучен.
Интерферометр «ВНИИТрансмаш» конструктивно прост и может быть
изготовлен в лабораторностендовых условиях. Его рабочий октавный диа
пазон частот fсг = 100...1700 Гц, а максимальный уровень звукового давле
ния стоячей волны составляет 120 дБ.

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

171

ГЛАВА

Глава 11. ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЕ
СВОЙСТВА
ПЕРЕГОРОДОК

11.1. СИЛОВОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

иловая установка машин является источником шума, виб
рации, повышенной температуры и других вредных факторов. Отделяющие
ее от обитаемого отделения панели и моторные перегородки образуют сило
вое отделение. Интенсивность шума и вибрации, передаваемых в обитаемое
отделение, зависит от мощности силовой установки, ее виброакустического
излучения, способов установки в моторнотрансмиссионном или силовом
отделении и от виброакустических свойств ограждения. Так, в зарубежных
образцах танков типа «Леопард2», М60А1 (США) и некоторых других сило
вая установка (двигатель и трансмиссия) представлена в моноблочном ис
полнении, с креплением по бортам (а не к днищу) с помощью виброизолято
ров, как уже отмечалось выше. Это уменьшает поток звуковой энергии на
элементы ограждения и ослабляет структурную составляющую шума.

Рис. 11.1

Спектры шума силового
отделения танков:
1 — танк Т80 (L = 138 дБ); 2 —
танк Т64 (L = 131 дБ); 3 — танк
Т72 (L = 134 дБ); 4 — танк М60А1
(L = 126 дБ).

172

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 11.2

Спектры шума силового отделения легких ВГМ:
1 — БМП (L = 123 дБ); 2 — БМД (L = 130 дБ); 3 — МТЛБу (L = 121 дБ).

Опытная проработка виброизоляции задних опор силового блока в ма
шинах типа БМД за счет установки резиновых прокладок толщиной 1,5 мм
между опорными стаканами и подмоторными кронштейнами показала, что
уровень вибрации днища в районе обитаемого отделения снизился на 3...6 дБ
в широком спектре частот. Хотя при движении машины на средней скорости
и выше эффект снижения шума оказался незаметным, для работы на малых
скоростях и на стоянке он существен.
Линейный уровень звукового давления силового отделения на стоянке
при работе двигателя на минимальных оборотах может достигать 132...138 дБ
для танков и 125...132 дБ для легких машин. Распределение энергии шума
по октавам представлено на рисунках 11.1 и 11.2.
Как видно из графиков, для всех типов машин, представленных на ри
сунках, спектры шума имеют широкополосный характер и при расчетах
ограждающих конструкций (панелей, моторных перегородок) необходимо
учитывать диапазон, в котором сосредоточена наибольшая часть звуковой
энергии, а именно 63...2000 Гц [43].

11.2. ОДНОСЛОЙНЫЕ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЕ
ПЕРЕГОРОДКИ
Однослойную звукоизолирующую перегородку можно рас
сматривать как тонкую плоскую металлическую пластину с размерами а´b´h,
где h — толщина пластины (размеры заданы в метрах).
При падении звука со стороны силового отделения на пластину под углом
в ней возникают колебания в виде вынужденных изгибных волн. Они излу
чают звуковую энергию в обитаемое отделение. Образование изгибных волн
происходит, если толщина пластины меньше 1/6 длины волны на рассмат
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

173

Рис. 11.3

Потери при прохождении
акустической энергии
через перегородку:
f — частота падающей волны;
fр — резонансные частоты пе
регородки; fс — частота совпа
дения (критическая частота).

риваемой частоте. Перегородки соответствуют этому условию во всем нор
мируемом диапазоне частот.
Сталкиваясь с плоской поверхностью перегородки, часть звука проходит
через нее, а часть отражается к источнику. Потеря звука DL (дБ) во время
прохождения через пластину выражается формулой [44]:

или

1 L 2
3L 4 101g 5 п 6
7 Lпр 8

(11.1)

4 R 2 1 (2m 3 K / 2)2 5
6L 7 101g 8
9,
4 Zc2

(11.2)

где Lп и Lпр — соответственно уровни падающего и проходящего звукового
давления; m — поверхностная масса пластины, кг/м2; K — жесткость пла
стины, Н/м; R — коэффициент затухания; Zс = 415 кг/(м2×с) — характери
стическое сопротивление воздушной среды; w — круговая частота, рад/с.
Графически это соотношение показано на рисунке 11.3 как функция час
тоты f падающей звуковой волны.
На графике можно выделить четыре зоны: 1 — зона ниже собственной
частоты, в которой затухание зависит от жесткости пластины; 2 — резонанс
ная зона вблизи основной частоты пластины, где затухание слабое; 3 — зона
за областью резонанса пластины, где затухание изменяется в зависимости от
массы на единицу площади пластины; 4 — зона, где длина волны звука в
воздухе совпадает с длиной волны, возбужденной на поверхности пластины.
В первой зоне только жесткость пластины влияет на затухание акустиче
ской энергии. Потери при распространении волны в 6 дБ на одну октаву
возникают при возрастании частоты до первого резонанса. Для пластин зна
чительных размеров, которыми отличаются моторные перегородки ВГМ,
эта зона лежит ниже нормируемого диапазона. Для незакрепленной по кон
туру пластины значение резонансной частоты:
1
1
fр1 3 0,454hCL 15 2 4 2 26,
b 8
7a

174

(11.3)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

где СL = 5180 м/с — скорость звука в материале пластины (сталь, алюминий
и другие металлы); для закрепленной пластины:

fp2 1 0,454
где

hCL В
,
a2

(11.4)

4
2
3
a 4
a
6 3,1
В2 5 5 71 6
,
8
b
b
9

при этом fр2 > fр1.
Во второй зоне наличие в пластине даже сильного демпфирования не
приводит к существенному увеличению затухания.
Переход из второй зоны в третью, представляющую основной интерес,
происходит, когда перестают доминировать резонансные частоты. Это на
блюдается, когда частота возбуждения в 3...4 раза выше основной частоты.
В третьей зоне затухание изменяется в зависимости от произведения часто
ты и поверхностной массы:
2

1m 3
4L 5 101g 26
7 .
8 2Zc 9

(11.5)

Из этого выражения следует: чем тяжелее пластина, тем интенсивнее
будет происходить затухание при условии, что частота падающей волны та
же. Если увеличить массу вдвое, затухание возрастает на 6 дБ независимо от
жесткости и демпфирования.
При более высоких частотах снова возрастает роль демпфирования и
жесткости и заметно понижается значение коэффициента потерь при рас
пространении звуковой волны. Здесь проходит граница между третьей и
четвертой зонами. Частота (Гц), при которой происходит максимальное по
нижение на графике, называется частотой совпадения или критической час
тотой:
c2
fc 1
,
(11.6)
1,8hCL
где с = 344 м/с — скорость звука в воздушной среде.
Для стекла, стали, алюминия:
fc 1

12,7
.
h

(11.7)

В практических расчетах следует ориентироваться на частотную харак
теристику звукоизоляции однослойного плоского металлического огражде
ния, показанную на рисунке 11.4.
Здесь наклон отрезка АВ составляет 4 дБ на октаву; отрезка СD — 8 дБ на
октаву; координаты точек В и С определяются как: fв = 6/h Гц; fс = 12/h Гц;
Rв = 39 дБ и Rс = 22 дБ.
Для приведенных на рисунках 10.1 и 10.2 спектров звукоизоляция в
зоне частот f = 63...2000 Гц может быть рассчитана по отрезку АВ частот
ной характеристики, при этом 2fр < f < 0,5fс. В этом интервале соблюдает
ся закон масс, при котором удвоение значения поверхностной массы m
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

175

Рис. 11.4

Частотная характеристика
шумоизоляции одно
слойной металлической
перегородки

(или замена пластины из алюминиевого сплава на стальную равной толщи
ны h) равноценно увеличению звукоизоляции на 6 дБ.
Способ заделки ограждения сказывается на величине звукоизоляции.
Экспериментальная проверка плоских ограждений с разными способами
крепления по контуру показала [45], что установка звукоизолирующей кон
струкции на мягкие прокладки (например, путем обрезинивания) может
привести к заметному увеличению звукоизоляции тонких пластин благода
ря частичному заглушению свободных изгибных волн, отражаемых от краев
контура.
Потеря звукоизолирующих свойств ограждения может быть вызвана
наличием в нем отверстий, щелей, лючков со слабой герметизацией и т. д.
В случае диффузного поля, когда звуковые волны падают на ограждение под
разными углами, как это происходит в силовом отделении машин, при ма
лых акустических отверстиях (Sо / S = 1) потеря звукоизоляции DRо ограж
дения может быть оценена по формуле
S
1
2
3Ro 4 101g 81 5 6 o 7 100,1RS 9,
S

(11.8)

где Sо / S — отношение площади отверстия (или нескольких отверстий) к
площади ограждения; RS — звукоизоляция ограждения без отверстия.
При расчетах рекомендуется коэффициент j принимать равным 10.
Звукоизоляция перегородки с отверстиями Rобщ (дБ) может быть рассчи
тана через их звукопроводность:
n
2
Si 4i 0,1RS 3
Rобщ 1 RS 5 101g 71 6
10
8,
(11.9)
9 i 11 S
где RS — звукоизоляция перегородки, рассчитанная без учета отверстий, дБ;
n — количество отверстий; Si — площадь iго отверстия, м2; ti — коэффици
ент звукопроводности iго отверстия, определяемый по таблице 11.1 в зави
симости от параметра f Si /340; f — расчетная частота, Гц; S — площадь
перегородки, м2.
На основании опытных данных установлено, что щели при равной пло
щади с отверстиями снижают звукоизоляцию пластин более заметно. Для
увеличения звукоизоляции отверстия необходимо уменьшать площадь,
176

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12344565789

123
214

22 28295 29 795 11

567884
2193124

9
4
2 3193124

93 4
9 193124

3 4
9 3193124

3
4
3 193124

31 4
3 193124

234

1 2 3 4 5 6 2 7 88987

39 4
8884
3 1193124 3 9 193124
24

1
увеличивать его глубину или заполнять отверстие материалом с характери
стическим импедансом, превышающим значение Zс для воздуха [2.16].
При инженерном расчете звукоизоляции однослойных тонких пластин
нижняя граница расчетного диапазона частот должна быть примерно на
октаву выше первой резонансной частоты преграды; верхняя граничная час
тота не должна превышать половинного значения критической частоты fс
пластины.

11.3. ОДНОСЛОЙНЫЕ ПЕРЕГОРОДКИ
С ПОКРЫТИЕМ
Одним из способов увеличения звукоизоляции однослойных
перегородок является применение легких звукопоглощающих материалов,
покрывающих ровным слоем всю ее поверхность. Таким образом получается
двуслойная конструкция, состоящая из однослойной конструкции со звуко
изоляцией R1 и слоя звукопоглотителя, увеличивающего звукоизоляцию на
DR1. Звукоизоляция перегородки со звукопоглотителем R = R1 + DR1, где R1
рассчитывается указанным выше графоаналитическим методом.
Дополнительная звукоизоляция DR1 для установленного вплотную зву
копоглотителя толщиной 20...100 мм вычисляется по формулам:
DR1 = 8,7lgSb

при

Sb > 1

(11.10)

и
DR1 = 0

при

Sb £ 1,

где S — толщина звукопоглощающего материала, мм; b — коэффициент за
тухания этого материала, 1/см.
Коэффициенты затухания b для основных звукопоглощающих материа
лов приведены в таблице 11.2.
Как видно из табличных значений b, чтобы получить значимую дополни
тельную звукоизоляцию DR1, нужна большая толщина покрытия S.
Нередко тонкие перегородки покрывают вибропоглощающими материа
лами. В этом случае следует иметь в виду, что однослойная перегородка,
рассчитанная для работы в зоне 3 (см. рис. 11.3), при ее обработке вибропог
лощающим покрытием в соответствии с законом масс увеличит звукоизоля
цию лишь в той мере, в какой увеличится поверхностная масса. Применять в
такой ситуации вибропоглощающее покрытие не имеет смысла. Но иногда
для повышения звукоизоляции специально рассчитывают критическую час
тоту fс так, чтобы она оказалась ниже верхней границы расчетного диапазона
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

177

12344565789

1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

9 85 1212
929 29 8 22 6

222 5!
97"5

(

1234567895 654
5
2 41

!5534"354 82
57#4" $ "
568%&'

(

)

12345 654
5
2 4*1

(

((

12345 654
5
2 4*1"

(

)

12345 654
5
2 41+,,

!4 6-324. 5/5
"294575459

(

)(

1
частоты на октаву. Тогда в верхней части расчетного диапазона частот резко
уменьшается звукоизоляция, увеличить которую в этом районе частот мож
но достаточно эффективно с помощью вибропоглощающего покрытия. Как
показывают исследования, толщину покрытия не делают больше двукрат
ной толщины перегородки. В качестве таких покрытий используют вибро
поглощающие листовые материалы «Агат», «Радуга», ВМЛ25, фольгоизол
и мастики типа «Антивибрит» [45].

11.4. ДВУСЛОЙНЫЕ ПЕРЕГОРОДКИ
Повышение звукоизоляции однослойной перегородкой дос
тигается, как показано выше, путем увеличения ее массы (для зоны 3 на
рис. 11.3). Более эффективным способом считается применение многослой
ных перегородок, составленных из нескольких жестких (металлические
пластины) и упругих (звукопоглощающее наполнение) слоев. Наиболее про
стыми многослойными перегородками являются двуслойные с поверхност
ной массой m1 и m2 и воздушным промежутком d между ними.
Звукоизоляция такой двуслойной перегородки определяется форму
лой [45]

2 ( A 1 В)2 АВ 46 АВ
1 2
9 17 sin
R 8 101g 1 1
2
2
4
4
Z
Z
Z
o
o
o

3
А1В
5
cos sin , (11.11)
4Zo

где
А = wm1[1 – (f / fкр1)2sin4Jo] = wm1u1;
В = wm2[1 – (f / fкр2)2sin4Jo] = wm2u2;
fкр1 и fкр2 — критические частоты для первой и второй пластин; Zo — волно
вое сопротивление воздушной среды; uо — угол падения звуковой волны
(отсчитывается от нормали); j = Kоdcosuo; Kо — волновое число.
178

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

На самых низких частотах, когда sinj = 0, u1 = u2 = 1, выражение (10.1)
упрощается и звукоизоляция определяется следующим образом:
R » 20lg (10R1 /20 1 10R2 /20 ),

(11.12)

где R1 и R2 — звукоизоляция первой и второй пластин.
Следовательно, звукоизоляция двуслойной перегородки с воздушным
слоем на самых низких частотах равна звукоизоляции однослойной перего
родки с суммарной массой обеих пластин и для ее увеличения в этой области
частот нет необходимости делать двуслойную конструкцию вместо однослой
ной того же веса.
На более высоких частотах, когда sinj = j, cosj = 1, u1 = u2 = 1, звукоизо
ляция двуслойной перегородки с воздушным слоем имеет минимум в зоне
резонансной частоты:

fp 4

1
28 cos 9o

co21o 2 1
1 3
5
,
d 6 m1 m2 7

(11.13)

причем его значение может стать меньше такового для случая звукоизоля
ции однослойной перегородки с суммарной массой обеих пластин.
Частота fр есть резонансная частота системы «масса — упругость — мас
са» (m1 и m2 — массы, соrо — упругость слоя воздуха между ними). Из форму
лы (11.13) следует, что эта частота при увеличении масс m1 и m2 и воздушно
го промежутка d смещается в сторону низких частот.
Так как в реальных конструкциях волны падают на ограждение под раз
личными углами, для практических расчетов принимают uо = 45° и получа
ют расчетную формулу для частоты резонанса (Гц):

fp 3 85

11 1
1 2
4
,
d 57 m1 m2 68

(11.14)

где d в метрах, а поверхностная масса пластин в кг/м2.
Если между пластинами перегородки вместо воздуха размещен материал
с модулем упругости Е, то
fp 2

1 Е(m1 1 m2 )
.
23
dm1m2

(11.15)

Воздушная прослойка обеспечивает наименьшее значение резонансной
частоты fр. При заполнении зазора между пластинами, например пенопо
лиуретаном, можно увеличить значение fр в 5 раз.
Двуслойная перегородка с воздушным зазором на низких частотах вплоть
до частоты, определяемой формулой (11.14), не имеет преимуществ перед
однослойной равной массы. Ее преимущества начинают проявляться на час
тотах выше fр (> 2fр) примерно на октаву.
Выше резонансной частоты fр звукоизоляция перегородки, как следует
из (11.11), быстро увеличивается и достигает на частотах так называемых
антирезонансов
c (n 1 0,5) 2
2
3,
11
fаn 4 o
2d cos 7o 59 (n 1 0,5)2 82 6
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

179

где n = 0, 1, 2, 3, ..., максимальных значений:
Rmax = R1 + R2.

(11.16)

При увеличении частоты до зоны следующего резонанса звукоизоляция
снова начинает уменьшаться и достигать значения, определяемого выраже
нием (11.12).
При дальнейшем повышении частоты снова наступает максимум (11.16),
а затем минимум (11.12) и т. д.
Все максимумы звукоизоляции наступают на частотах антирезонансов
fаn 1

co
(2n 2 1),
4d cos 3o

(11.17)

а минимумы — на частотах резонансов
fрn 1

co n
.
2d cos 2o

(11.18)

Для двуслойных перегородок с воздушным слоем по мере удаления от
резонансной частоты системы «масса — упругость — масса» в область сред
них и высоких частот звукоизоляция имеет вид последовательных достаточ
но широких максимумов в районе антирезонансов, равных сумме звукоизо
ляции первой и второй пластин, и узких минимумов на резонансах воздуш
ного слоя, равных практически звукоизоляции однослойной конструкции с
суммой масс обеих пластин [45].
Таким образом, двуслойная перегородка с воздушным слоем в области
средних и высоких частот имеет преимущество перед однослойной конст
рукцией равной массы, так как ее звукоизоляция увеличивается за счет
широких максимумов в районе антирезонансных частот воздушного слоя.
Если между пластинами двуслойной перегородки размещен звукопогло
щающий материал, заполняющий все пространство (БЗМ, ППУЭТ, АТМ1
и других марок), это не дает дополнительной звукоизоляции на низких час
тотах. Интерес представляют лишь области средних и высоких частот рас
четного диапазона. Для них приближенное значение звукоизоляции состав
ляет
2

3 21f sin 2o 4
R 5 8,76d1 1 7 9
8 R1 8 R2 ,
c
o

(11.19)

где R1 и R2 — звукоизоляция первой и второй пластин; d1, a и b — толщина
слоя звукопоглощающего материала, коэффициент звукопоглощения и ко
эффициент его затухания соответственно.
На высоких частотах звукопоглощающий материал, помещенный меж
ду двумя пластинами, ликвидирует провалы минимумов звукоизоляции
двуслойной перегородки вблизи резонансных частот воздушного слоя и обес
печивает таким образом дополнительную звукоизоляцию без заметного уве
личения массы моторной перегородки.
Расчет начинают с определения звукоизоляции каждой пластины: на
ходят значения R1 и R2 для всех частотных полос расчетного диапазона
180

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

(рис. 11.14). Далее определяют две час
тоты: низшую резонансную частоту fр
системы «масса — упругость — масса» по
формуле (11.14) и первую антирезонанс
ную частоту fа по формуле (11.17) для
n = 0 и uо = 0, учитывая диффузность зву
кового поля силового отделения. Так как
между пластинами находится звукопо
глощающий материал, то минимум зву
коизоляции не проявляется и от низшей
границы расчетного диапазона частот до
частоты fр звукоизоляция двустенной пе
регородки рассчитывается по формуле
(11.12). От частоты fр до частоты fа звуко
изоляция двуслойной конструкции уве
Рис. 11.5
Опытная моторная перегородка
личивается линейно по отношению к ло
для БМД1:
гарифмическому масштабу частот и на
1 — стальные пластины; 2 — слой виб
частоте fа она равна, с учетом диффузно
ропоглощающей мастики; 3 — звукопо
глощающий материал; 4 — резиновое
сти звукового поля, примерно 0,9R, где
уплотнение; 5 — арматура.
R рассчитывается по формуле (11.19) для
uо = 45°.
Для реализации изложенных выше соображений по проектированию
моторных перегородок в машине типа БМД1 штатная однослойная метал
лическая перегородка толщиной 3 мм была заменена на опытную.
Опытная конструкция (рис. 11.5) представляла собой двуслойную пере
городку из плоских стальных пластин 1 толщиной 2 мм; зазор между пла
стинами 18 мм заполнен звукопоглощающим материалом 3 типа АТМ1;
металлическая пластина со стороны силового отделения покрыта слоем 2
мастики типа «Антивибрит7» (маслобензостойкая), а со стороны обитаемо
го отделения слоем мастики типа «Антивибрит5». Толщина каждого слоя
вибропоглощающей мастики составляла 4 мм. Опытная двуслойная перего
родка закреплялась в машине с помощью резинового уплотнения 4 по конту
ру к уголковой конструкции 5.
Сравнительная оценка звукоизоляции обитаемого отделения с помо
щью обеих перегородок проведена на стоянке при работающем двигателе
(n = 1800 об/мин) и при движении по бетонной трассе со скоростью
V = 30 км/ч.
На рисунке 11.6 показаны спектры шума обитаемого отделения БМД со
штатной перегородкой 2 и с опытной двуслойной перегородкой 1 на стоянке.
Спектр шума силового отделения для этого режима работы машины пред
ставлен кривой 3.
Как видно из рисунка 11.6, достигнутый эффект для режима работы на
стоянке составляет на первых четырех октавах нормируемого диапазона
частот 13...35 дБ, а на остальных — 7...10 дБ. При движении БМД со сред
ней скоростью V = 30 км/ч шум обитаемого отделения существенно выше,
чем на стоянке при работающем двигателе, при этом разницы в УЗД по
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

181

Рис. 11.6

Спектры шума обитаемого
отделения БМД со штатной
и с опытной моторной
перегородками:
1 — опытная перегородка; 2 —
штатная перегородка; 3 — спектр
шума силового отделения.

октавам со штатной моторной перегородкой и опытной двуслойной практи
чески не оказалось.
Необходимость в расчетных однослойных и двуслойных звукоизолирую
щих конструкциях не ограничивается только моторными перегородками.
Нередко в машинах устанавливают энергетические установки для авто
номной работы на стоянке. Они отличаются повышенным уровнем шума и
вибрации. Для их акустической обработки наряду с качественной виброизо
ляцией требуется выделение в машине специальных отсеков и их огражде
ние от обитаемого отделения звукоизолирующими перегородками [46].

182

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

Глава 12. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ
ИСТОЧНИКОВ ШУМООБРАЗОВАНИЯ
ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЙ

12.1. ВЕДУЩИЕ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ КОЛЕСА

отечественной литературе практически отсутствуют све
дения о разработке малошумных колес, содержащих в своей конструкции
податливые (сдающие) элементы, способствующие уменьшению динамиче
ских нагрузок. По данным зарубежных разработок опытных конструкций
малошумных направляющих колес за счет подрессоривания их отдельных
частей, снижение шума в обитаемых отделениях может быть достигнуто на
10...15 дБА. Для этого система подрессоривания должна обладать такой по
датливостью, чтобы под действием статического натяжения гусеницы ее
деформация в направлении вектора сил была не менее 20...30 мм. При такой
податливости гусеничный обвод будет неустойчивым — при движении на
поворотах может происходить сбрасывание гусениц.
В связи с этим отработку малошумных ведущих (ВК) и направляющих
(НК) колес целесообразно проводить таким образом, чтобы кинематика
гусеничного обвода и динамика его работы были максимально приближе
ны к серийному исполнению. Рассмотрим это на примере ходовой части
танка Т80 [47].
12.1.1. НАПРАВЛЯЮЩИЕ КОЛЕСА

В танке Т80 контакт движителя с НК осуществляется через резиновые
подушки беговой дорожки. Дальнейшее увеличение податливости зоны кон
тракта возможно за счет оборудования НК массивной резиновой шиной.
Схематично опытное НК с резиновой ошиновкой показано на рисунке 12.1.
В его конструкции использованы основные элементы опорного катка танка —
диск 1 и шина резиновая 2. Колесо устанавливается на ось серийного криво
шипа 3. Два радиальных и один радиальноупорный подшипники 4 и 5 обес
печивают восприятие колесом динамических нагрузок различного направле
ния действия.
Оценка эффективности опытных НК производилась по специальной ме
тодике стендовых испытаний — путем «прозвучивания» [47]. «Прозвучива
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

183

Рис. 12.1

Опытное направляющее
колесо с резиновой
ошиновкой:
1 — диск; 2 — шина резиновая;
3 — кривошип направляюще
го колеса; 4 — радиальный под
шипник; 5 — радиальноупор
ный подшипник.

Рис. 12.2

Сцепка машин для
«прозвучивания»
направляющих и ведущих
колес

Рис. 12.3

Шум в отделении
управления при
«прозвучивании»
направляющих колес:
1, 3 — серийные НК; 2, 4 —
опытные НК; 5 — влияние вы
хлопа; 1, 2 — L; 3–5 — LА.

184

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 12.4

Шум в центральном
отделении при
«прозвучивании»
направляющих колес:
1, 3 — серийные НК; 2, 4 —
опытные НК; 5 — влияние
выхлопа; 1, 2 — L; 3–5 — LА.

ние» серийных и опытных НК танка Т80 осуществлялось с помощью гусе
ничных лент, которые перематывались ведущими колесами другого танка
Т80. Натяжение гусеничных лент (20...22 кН) обеспечивалось дополнитель
ными машинами, соединенными в одной сцепке (рис. 12.2) с танками Т80.
Для реализации необходимой геометрии гусеничного обвода на испытуемом
танке по обоим бортам были сняты узлы передней подвески с гидроаморти
заторами и часть надгусеничных полок.
В обитаемых отделениях испытуемого танка фоновый уровень от выхло
па двигателя приводного танка не превышал в полосах частот 85 дБ (при
закрытых люках в первой машине). На этом фоне можно было проводить
сравнительные испытания штатных и опытных НК.
На рисунках 12.3 и 12.4 представлены графики УЗД (кривые 1 и 2) и УЗ
(кривые 3 и 4) для обитаемых отделений при «прозвучивании» методом пе
ремотки гусеничных лент серийных (кривые 1 и 3) и опытных (кривые 2 и 4)
НК танка Т80.
Здесь же даны УЗ акустического фона за счет шума выхлопа двигателя
приводного танка (кривая 5). Как видно, кривая 5 располагается ниже кри
вых 3 и 4. Особо заметное расхождение наблюдается для имитации скорост
ных режимов выше 20 км/ч. Таким образом, фоновый уровень шума можно
не принимать в расчет при сопоставлении НК.
Судя по кривым 1, 2 и 3, 4 на обоих рисунках, опытная ошиновка направ
ляющих колес в сравнении с серийной конструкцией существенного эффек
та не дала: снижение уровня звука в отделении управления составило
1...3,5 дБА и в центральном отделении — 1,5...4 дБА во всем интервале мо
делируемых скоростей 20...60 км/ч.
12.1.2. ВЕДУЩИЕ КОЛЕСА

Внесение податливых элементов в конструкцию ведущих колес (ВК) мо
жет преследовать разные цели: известны данные экспериментальных иссле
дований опытной конструкции ВК с подрессоренными венцами для оптимиза
ции работы зубчатого зацепления (износ, снижение динамических нагрузок);
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

185

известна идея использования упруго
го компенсатора в ведущем колесе для
устранения возникающих на некото
рых режимах движения танка про
висаний рабочих ветвей гусеничного
обвода; есть данные о зарубежных раз
работках опытных конструкций мало
шумных ВК на основе подрессорива
ния отдельных их частей.
Рассмотрим конструкцию опытно
го ВК с внутренней амортизацией для
танка Т80 (рис. 12.5), разработанную
под руководством В. Б. Рождествен
ского.
В конструкции опытного ВК меж
ду рюмкой 1 и стаканом 2 расположе
Рис. 12.5
Ведущее колесо с внутренней
ны податливые элементы, которые со
амортизацией:
стоят из внутренних 3 и наружных 4
1 — рюмка; 2 — стакан; 3 — внутреннее
резиновых колец, разделенных между
резиновое кольцо; 4 — наружное резино
вое кольцо; 5 — втулка; 6 — выходной вал
собой втулкой 5. В местах контакта ре
бортредуктора; 7 — бортредуктор; 8 —
зинового массива колец с цилиндри
шариковый замок; 9 — венец; 10 — коль
ческими поверхностями металличе
цо установочное.
ских деталей предусмотрено их клее
вое соединение, обеспечивающее передачу момента от входного вала 6
бортредуктора 7 гусеничному движителю. Шариковый замок 8 предназна
чен для восприятия ведущим колесом осевых нагрузок. Возможность пово
рота рюмки 1 относительно стакана 2 или относительно оси выходного вала
обеспечивается в пределах ± 0,1 рад при минимальной радиальной деформа
ции и ограничивается жесткими упорами в шлицевом соединении стакана и
рюмки. Установочные кольца 10 позволяют рюмке 1 перемещаться относи
тельно стакана при деформации упругих колец в радиальном направлении на
величину не более 0,5 мм. Момент на ВК, когда наступает ограничение упру
гой деформации, составляет 10 кНм. В первом приближении угловую жест
кость опытного ВК можно считать постоянной и равной Сj = 100 кНм×рад–1.
Сравнительные испытания серийных и опытных ВК производились по
той же методике, что и для направляющих колес — путем «прозвучивания»
(рис. 12.2). При «прозвучивании» в бортредукторах испытуемого танка сни
мались сателлитные шестерни для обеспечения свободного проворачивания
ВК без ограничений по оборотам, наложенных на режим заднего хода танка.
На рисунках 12.6 и 12.7 представлены результаты сравнительных испы
таний ВК.
Сопоставление УЗД в обитаемых отделениях (кривые 1, 2) с точки зре
ния эффективности опытных колес приводит к неоднозначной оценке, осо
бенно по центральному отделению, а по уровню звука (кривые 3, 4) резуль
тат не вызывает сомнений: опытные ВК с внутренней амортизацией для
моделируемых скоростей движения обеспечивают устойчивый эффект сни
186

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 12.6

Шум в отделении
управления при
«прозвучивании»
ведущих колес:
1, 3 — серийные ВК; 2, 4 —
опытные ВК; 1, 2 — L; 3,
4 — L А.

Рис. 12.7

Шум в центральном
отделении при
«прозвучивании»
ведущих колес:
1, 3 — серийные ВК; 2, 4 —
опытные ВК; 1, 2 — L; 3,
4 — L А.

жения шума в отделении управления на 4...8 дБА, а в центральном — на
3,5...7 дБА. Частотный анализ спектров звукового давления показывает,
что опытные ВК за счет внутренней амортизации обладают фильтрующими
свойствами: низкочастотные составляющие звукового давления возбужда
ются так же, как в серийных ВК, а среднечастотные (от 125 Гц и выше) — со
значительным ослаблением (в интервале частот 160...800 Гц оно составляет
5...11 дБ в каждой из третьоктавных полос).

12.2. ОПОРНЫЕ КАТКИ
Как известно, при наличии нескольких независимых источ
ников шума оценка индивидуального вклада в суммарное звуковое поле
производится путем их последовательного исключения, либо методом час
тотного анализа звукового давления, если каждый источник имеет индиви
дуальный частотный спектр излучения. Применительно к гусеничным маши
нам метод частотного анализа ограничен тем, что узлы ходовой части (ХЧ)
взаимодействуют одновременно с одним и тем же звенчатым движителем:
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

187

исследования процессов силового нагружения корпуса танка со стороны уз
лов ХЧ показывают, что оно имеет практически подобные частотные спек
тры возмущения для всех указанных частных источников шума. Что касает
ся метода последовательного исключения источников шума, то он впервые
был реализован для «прозвучивания» ВК и НК танка и показал свою эффек
тивность. Рассмотрим результаты использования этого метода для оценки
влияния опорных катков (ОК) [48].
При движении корпус танка подвергается наиболее мощному силовому
воздействию со стороны опорных катков через узлы из крепления. Динами
ка этого воздействия во многом формируется микропрофилем (МКП) бего
вых дорожек гусениц. Есть основание полагать, что генерируемый в обитае
мых отделениях шум зависит от его параметров. Здесь под микропрофилем
понимаются вертикальные перемещения осей ОК, нагруженных номиналь
ной статической нагрузкой, при перекатывании по беговой дорожке гусени
цы на ровном жестком основании. Периодичность этих перемещений опре
деляется звенчатостью гусеничного обвода, а закономерности по его дли
не — конструктивными особенностями траков и сопрягаемых поверхностей
ОК и беговых дорожек, а также рядом других факторов, например месторас
положением ОК по ходу движения танка.
Экспериментальная проверка этих соображений реализована с помощью
танка Т80 со снятыми гусеницами и выключенным двигателем в режиме
буксирования. В качестве аналога микропрофиля беговой дорожки гусениц
был использован продольный МКП трассы ОАО «ВНИИТрансмаш» с базаль
товым покрытием. На прямолинейном участке трассы длиной ~ 350 м ба
зальтовые плитки уложены регулярно перпендикулярными к оси трассы
рядами (рис. 12.8).
Анализ данных измерений параметров продольного МКП трассы, выпол
ненных с интервалом 0,05 м, показал, что средний шаг укладки базальтовых
плиток составляет 0,17 м, а величина размаха регулярного вертикального
отклонения МКП — (5...7)10–3 м. Для танка Т80 расчетный шаг гусеничной

Рис. 12.8

Трасса ОАО
«ВНИИТрансмаш»
с базальтовым покрытием

188

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 12.9

Осциллограммы вертикального ускорения оси второго опорного катка
при движении танка (скорость 20 км/ч):
1 — своим ходом по бетонной трассе; 2 — при буксировании по базальтовой трассе со снятыми
движителями.

ленты равен 0,164 м, т. е. мало отличается от измеренного усредненного шага
укладки базальтовых плиток. При перекатывании ОК по беговой дорожке
гусеницы на бетонном основании вертикальные колебания его оси, по дан
ным экспериментальных исследований, в 2...3 раза меньше измеренных для
МКП базальтовой трассы.
При наличии таких исходных данных имитация движения танка Т80 без
гусениц должна привести к сопоставимым по форме виброграммам вертикаль
ных ускорений (перемещений) осей ОК и частотным спектрам шума в обитае
мых отделениях в сравнении с его движением по бетонной трассе своим ходом.
Буксирование танка Т80 осуществлялось в гибкой сцепке с ведущим
танком и удерживающим транспортным тягачом, обеспечивающим разво
рот и прямолинейное и безопасное движение машин на трассе с базальтовым
покрытием при скоростях до 35 км/ч. В качестве измерительных средств
использовался комплект виброакустической аппаратуры фирмы «Брюль и
Къер» в составе пьезоакселерометров, микрофонов, предусилителей, магни
тографов, частотного анализатора спектра и калибраторов.
Измерения проводились по сложившейся в отрасли методике (ГОСТ РВ
2350001). При этом измерялись вертикальные ускорения ОК и шум в оби
таемых отделениях танка с целью их сопоставления с аналогичными данны
ми для случая движения по бетонной трассе.
Анализ полученных виброграмм (на рис. 12.9 в качестве примера приве
дены их копии для оси второго ОК) показывает, что они по виду практически
близки к полученным для танка Т80 при его движении по бетонной трассе
на сопоставимых скоростях, а уровень вертикальных ускорений в 2,5...3 раза
выше, что согласуется с данными измерений МКП трассы. В обоих случаях
основной тон вертикальных ускорений ОК соответствует шаговым частотам,
определяемым при буксировании средним шагом укладки базальтовых пли
ток, а при движении по бетонной трассе — шагом гусеничного обвода.
Аналогичная картина наблюдается и при сопоставлении шумовых ха
рактеристик: при движении (буксировании) по базальтовой трассе имеет
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

189

Рис. 12.10

Уровни звукового давления в отделении управления:
а — скорость 15 км/ч; б — скорость 20 км/ч; 1 — движение своим ходом; 2 —
движение при буксировании.

место подобие спектров шума на сопоставимых скоростях (рис. 12.10) в срав
нении с движением по бетонной трассе; при движении в режиме буксирова
ния по базальтовой трассе интенсивность шума в значимой части спектра (до
100 Гц) выше, чем при движении по бетонной трассе. Это превышение (на
5...10 дБ) коррелируется с данными по измерениям МКП (перемещениям
или их аналогамускорениям). Таким образом, состояние танка Т80 при
буксировании и при движении по бетонной трассе по параметрам вертикаль
ных ускорений ОК и шума в обитаемых отделениях можно считать подоб
ным. При совпадении упомянутых выше МКП по величине шага и интен
сивности можно ожидать, что спектры шума обитаемых отделений в их
значимой части на сопоставимых скоростях движения будут совпадать. Это
свидетельствует о том, что при ранжировании доли участвующих в форми
ровании звуковых полей обитаемых отделений узлов ХЧ танка Т80 приори
тет следует отдать опорным каткам.
190

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12.3. ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЕ УЗЛОВ
ХОДОВОЙ ЧАСТИ
Исследование силовой нагруженности корпуса проводилось
на танке Т80 методом тензометрирования мест крепления узлов ходовой
части при движении по бетонной трассе [49]. Модель силового нагружения
корпуса предусматривала учет сил, формируемых в плоскости гусеничного
обвода при прямолинейном движении.
Тензометры наклеивались со стороны одного борта:
§ на горловине кривошипа направляющего колеса (НК);
§ на корпусе бортредуктора (БР);
§ на кронштейнах первого, третьего и пятого поддерживающих катков
(ПК1, ПК3, ПК5);
§ на осях для крепления рычагов балансиров опорных катков к корпусу
(ОК1...ОК6).
Для обеспечения необходимой тензочувствительности часть деталей (кор
пус бортредуктора и оси крепления рычагов балансиров) была предваритель
но дообработана. Тензометры соединялись по схеме измерения изгибающих
моментов от действия вертикальной и горизонтальной (продольной) компо
нент сил.
Градуирование тензочувствительных узлов выполнялось в сборе с корпу
сом танка путем задания контролируемого статического усилия в расчетной
точке, как показано на рисунке 12.11. Усилие задавалось с помощью гидрав
лических домкратов и талрепов в пределах 0...50 кН.

Рис. 12.11

Градуирование узлов
ходовой части:
1 — ролик поддерживающего
катка; 2 — динамометр; 3 — дом
крат; 4 — места наклейки тензо
метров; 5 — корпус бортредукто
ра; 6 — ось балансира; 7 — ось
кривошипа НК; 8 — трос; 9 —
талреп.

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

191

Принятая схема наклейки тензометров и прямая калибровка узлов ХЧ
позволили измерять горизонтальную и вертикальную компоненты сил, дей
ствующих на корпус со стороны поддерживающих и опорных катков, веду
щих и направляющих колес при их взаимодействии с гусеничным движите
лем во время движения танка.
Для регистрации процессов был использован комплект аппаратуры в
восьмиканальном исполнении. В его состав входили тензостанции типа ТА5,
магнитографы типа 7003 и специально разработанные согласующие устрой
ства. Магнитограммы обрабатывались с помощью анализатора частот типа
2131 с целью получения среднеквадратических значений вертикальных Рв и
горизонтальных Рг составляющих сил в третьоктавных полосах частот fсг.
1234536784289

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

3 6 3 58 35
43 97 58 62 98568
7 3 98 62335 7 6
!3

112 )*

"#$

"#%

"#&
22

'#%

1234356789

8 88828
8

8 88828

1
192

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Выборка полученных в результате анализа данных для отдельных узлов ХЧ
представлена в таблице 12.1 (движение со скоростями V = 25 и 45 км/ч).
Данные в таблице 12.1 ограничены частотой fсг = 250 Гц в связи с тем, что на
более высоких частотах уровень сил падает. Нумерация поддерживающих и
опорных катков ведется с носовой части корпуса танка.
Как видно из таблицы, действующие в каждом узле ХЧ силы имеют
частотозависимый характер; их максимальные уровни сосредоточены в
низкочастотной области спектра, где более заметно проявление воздействий
на шаговых или кратных им частотах.
Чтобы оценить максимальный уровень сил для каждой третьоктавной
полосы частот, необходимо знать закон распределения их пиковых или мгно
венных значений. Учитывая наличие в процессах узкополосных частот со
ставляющих, в первом приближении соотношение между максимальными и
измеренными среднеквадратическими значениями Рв и Рг в третьоктавных
полосах можно считать равным 2...3.
В таблице 12.2 даны значения наибольших уровней среднеквадратиче
ских значений сил Рв max и Рг max, полученных в третьоктавных полосах час
тот для скоростей движения 5...45 км/ч (интервал 5 км/ч).
1234567839

1 2 3 4 5 6 2 7 89 97

2 9 3 36 112345 3 162345 93 2 5 2 2
62 ! 3 3"9 33 #2 $ %& '( ) 1

+5'5
9 2
36,

-+.

-+/

-+0

-+%

-+&

* 96
-+1

123451

2341

5361

2371

4381

5341

4391

623451

5361

391

8381

321

73 1

8341

!
2+.

2+0

2+&

3 1

7391

341

8351

4351

7391

7 371

381

63 1

73 1

1
Полученная в результате измерений и анализа информация о силовом
нагружении корпуса танка является исходной для последующего расчет
ноэкспериментального определения УЗД в обитаемых отделениях с уче
том данных по звукопроводимости каналов «узел ХЧ — обитаемое отде
ление».

12.4. ЗВУКОПРОВОДИМОСТЬ
ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ КАНАЛОВ
Определение понятий о виброакустическом канале, его зву
копроводимости и методика определения коэффициента K звукопроводимо
сти даны в п. 10.3.
Экспериментальному определению коэффициентов звукопроводимости
были подвергнуты те же узлы ходовой части танка Т80, для которых произ
водилось тензометрирование в ходовых условиях. Для вертикального на
правления в качестве тестового воздействия служила гармоническая сила
вибратора со среднеквадратическим уровнем 70 Н, а для продольного —
вносилась соответствующая поправка (со знаками «плюс» или «минус»),
полученная способом ударного возбуждения (см. рис. 10.3).
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

193

Рис. 12.12

Звукопроводимость
канала «отделение
управления —
опорный каток»:
1 — первый ОК; 2 — вто
рой ОК; 3 — третий ОК.

Рис. 12.13

Звукопроводимость
канала «центральное
отделение —
опорный каток»:
1 — первый ОК; 2 — вто
рой ОК; 3 — третий ОК.

Типовая зависимость K (fсг) виброакустических каналов танка Т80 по
казана на рисунках 12.12 и 12.13.
На рисунках цифрами 1–3 обозначены графики, соответствующие перво
му, второму и третьему опорным каткам. Графики на рисунках иллюстрируют
сильно выраженный частотозависимый характер звукопроводимости кана
лов. Для них можно отметить две особенности: в области частот fсг до 55 Гц
звукопроводимость каналов максимальная; в зоне полосы частот 63 Гц она
либо минимальная, либо имеет тенденцию к существенному уменьшению в
сравнении с соседними частотными полосами. Это указывает на особенности
конструкции корпуса танка (наряду с механоакустическими резонансами мо
гут иметь место антирезонансы). Выше при описании спектров звукового поля
обитаемых отделений танков независимо от их типа и практически от режима
движения отмечено, что низкочастотная область спектра шума (25...125 Гц)
оказывается разделенной на две части полосами частот с относительно низким
УЗД. Эти полосы соответствуют частотам fсг 50 и 63 Гц. Их наличие может
быть обусловлено указанной особенностью звукопроводимости корпуса.
При анализе спектров шума (см. гл. 9) также отмечалось, что шум танков
в отделении управления выше, чем в центральном отделении. Сравнивая
графики на рисунках 12.12 и 12.13, можно отметить, что в зоне частот
³ 125 Гц отклик в контрольной точке отделения управления на одинаковое
силовое возмущение узлов ХЧ интенсивнее, чем в контрольных точках цен
трального отделения.
194

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Более полная информация о звукопроводимости виброакустических кана
лов танка Т80 представлена в таблице 12.3 (для отделения управления) и
таблице 12.4 (для центрального отделения). Судя по характеру спектров шума
разных типов танков, можно полагать, что звукопроводимость их виброаку
стических каналов должна сохранять указанные для танка Т80 особенности;
отличия можно ожидать в числовых значениях коэффициента K и, возможно,
иной зависимости K(fсг) на высокочастотных резонансах корпуса машин.
12344565789
22 25295 82
7 2977857 785 98 ! "
112! $6

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

# 7
%1&

%1'

%1(

%1)

%1*

%1+

,1&

,1(

,1*

-1

123

453

463

673

683

673

953

423

963

993

623

963

523

443

673

653

613

413

943

4 3

473

963

463

483

973

553

953

5 3

423

9 3

953

943

993

923

913

9 3

973

423

913

8223

923

423

943

473

993

963

9 3

423

953

8753

923

953

483

943

4 3

963

923

9 3

913

993

983

8 23

963

993

953

993

473

483

963

993

453

963

7223

963

993

423

913

993

423

993

453

943

7523

943

423

953

473

993

963

993

923

963

483

853

913

9 3

483

423

9 3

423

9 3

963

943

423

1223

9 3

943

473

963

993

9 3

423

993

9 3

953

973

5223

973

473

963

413

943

953

483

4 3

913

983

963

4 3

413

423

9 3

4 3

943

973

4223

943

483

443

4 3

963

4 3

943

12344565789
22 25295 82
7 6789/827 2977857 98 ! "
112! $6

7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

# 7
%1&

%1'

%1(

%1)

%1*

%1+

,1&

,1(

,1*

-1

123

413

443

673

443

963

9 3

943

9 3

913

4 3

953

523

453

463

443

463

423

913

963

943

9 3

493

9 3

923

973

423

9 3

963

473

413

943

9 3

943

953

4 3

9 3

8223

983

993

9 3

943

423

973

923

953

923

943

8753

983

913

983

973

9 3

923

8 23

913

973

923

983

973

9 3

7223

923

973

9 3

983

7523

923

913

923

913

983

853

9 3

993

9 3

953

983

923

9 3

983

923

953

1223

9 3

973

913

973

923

983

973

5223

983

953

923

983

913

953

983

9 3

923

913

4223

923

953

4 3

423

473

943

953

993

943

1
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

195

ГЛАВА

Глава 13. РАСЧЕТНОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
МЕТОДИКИ

13.1. РАСЧЕТ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ
В ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЯХ

ля расчета УЗД в обитаемых отделениях танка исходны
ми являются данные по силовой нагруженности узлов ХЧ и звукопроводи
мости виброакустических каналов, представленные в сопоставимых поло
сах частот. При выполнении расчетов соблюдается определенная последова
тельность [49].
Полученные при тензометрировании значения сил Рв и Рг (табл. 12.1)
нормируются в децибелах относительно уровня Ро = 70 Н, для которого по
лучены коэффициенты K звукопроводимости (табл. 12.3 и 12.4). Для про
дольных компонент сил табличные значения коэффициентов K корректиру
ются на величину поправок в соответствии с п. 10.3. Затем значения сил в
децибелах и значения коэффициентов суммируются для соответствующих
третьоктавных полос частот по каналам звукопроводимости и направлени
ям измерения сил. Рассмотрим это подробнее.
Пусть на одном борту находятся m источников шума. Под источником
будем понимать не узел ХЧ, а компоненту его силового действия на корпус Рi
(i = 1, 2, ..., m). Каждому виброакустическому каналу «обитаемое отделе
ние — источник шума m» соответствуют два значения коэффициента звуко
проводимости: Ki ОУ — (отделение управления) и Ki ЦО — (центральное отде
ление). Тогда можно рассчитать в децибелах уровень звукового давления в
обитаемых отделениях на какойлибо конкретной скорости движения для
каждой jй третьоктавной полосы:
m

Pj
1
2
0,054 20 1g i 3 Ki ОУ j 5
Po
6
7

LОУ j 8 201g 910

3 3;

(13.1)

3 3.

(13.2)

i 81

LЦО j 8 201g 910

0,054 20 1g Pi j 3 Ki ЦО 5
6

i 81

В формулах (13.1) и (13.2) составляющая 201g

Pi j
выражает указанное
Po

выше нормирование сил Рв и Рг относительно уровня Ро = 70 Н.
196

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

123456789 3 5 576275 57753 5 6 2
576 27886557627 29

575!5856 453 2"42368626 568 627# 883$

5 6 2

123456789 3 5 9
57627
!"5 579
7
#$%57

)

)*&

()&

1
Для расчета линейного УЗД (в нормируемом диапазоне частот) можно
воспользоваться формулами:
j

LОУ 1 201g 2100,05 LОУ j
1

LЦО 1 201g 2100,05 LЦО j .

(13.3)

В формулах (13.1) и (13.2) уровень звукового давления 3 дБ учитывает
расположение источников шума на обоих бортах корпуса танка. Выполне
ние расчетов по приведенным формулам производится либо графически,
либо с помощью вычислительных средств.
Пример расчета уровней звукового давления в третьоктавных полосах
частот для центрального отделения танка Т80 представлен в таблице 13.1
(скорость движения 30 км/ч). Для сопоставления в таблице приведены соот
ветствующие УЗД, измеренные при движении танка на скорости V = 25 км/ч
и V = 30 км/ч (в интервале скоростей движения 25...32 км/ч характерно со
стояние резонансных колебаний). Сопоставление расчетноэксперименталь
ных и измеренных данных показывает, что огибающие спектров УЗД прак
тически совпадают, а уровни частотных составляющих дают удовлетвори
тельное схождение за исключением третьоктав 50 и 80 Гц, для которых
расчетная оценка получилась завышенной.
Полученные в результате расчетов данные по вкладу каждого узла ХЧ в
шумообразование центрального обитаемого отделения танка Т80 не дают
возможности выделить какойлибо из них в качестве определяющего. Одна
ко группа источников шума, в состав которых входят 12 опорных катков,
превалирует над остальными источниками.

13.2. ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ
МНОГОЦЕЛЕВОЙ ШУМОЗАЩИТЫ
В связи с перспективностью применения в машинах мягких
конструкций — акустических экранов в виде покрытий, располагаемых вбли
зи или на звукоизлучающих поверхностях, представляет интерес рассмот
реть эффективность их использования.
Основы методики приближенного расчета эффективности такой защиты
с учетом ряда допущений о характере звукового поля обитаемых отделений
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

197

танков разработаны специалистами БГТУ «Военмех» под руководством
Н. И. Иванова. Они сводятся к следующему [50].
Многоцелевая шумозащитная конструкция уменьшает передачу звука
от вибрирующей поверхности (днище, борт, поверхность внутренних топ
ливных баков и т. д.) путем звукоизоляции. Обладая свойствами звукопо
глощения, она снижает отраженную часть звуковой энергии в обитаемом
отделении. При специальном закреплении на вибрирующей поверхности
конструкция шумозащиты может снижать амплитуду скорости V1 колеба
ний звукоизлучающей поверхности за счет влияния присоединенных масс и
дополнительной диссипации колебаний.
Эффективность шумозащитной конструкции может быть определена как
1L 2 101g

I2
,
I1

(13.4)

где I1 и I2 — интенсивность шума в рабочей точке звукового поля до приме
нения и после применения шумозащиты, Вт/м2.
При этом
1 3 Iотр ,
I1 2 Iпр

1 — прямой звук, генерируемый вибрирующей поверхностью (пласти
где Iпр
ной); Iотр — отраженный звук в обитаемом отделении.
При условии диффузного поля в обитаемом отделении

3 S (1 1 21 ) 4
,
I1 5 6o co 712 Kи 91 8 пл
А1

(13.5)

где rосо — волновое сопротивление воздуха; Kи — коэффициент излучения
пластины площадью Sпл.
Приведенный коэффициент звукопоглощения обитаемого отделения
n

21 1

3 Si 2i
i 11
n

(13.6)

3 Si
i 11

Эквивалентная площадь звукопоглощения обитаемого отделения
n

A1 1 3 2 i Si .

(13.7)

i 11

Здесь ai представляет собой коэффициент звукопоглощения iго участка
интерьера обитаемого отделения, имеющего площадь Si.
Интенсивность шума I2 в рабочей точке звукового поля рассчитывается с
учетом того, что средства шумозащиты располагаются на пластине, при этом
остаются незакрытыми проемы и щели:
198

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2покр
апокр bпокр
Sщ
1
I2 4 5o co 622 Kи 3
arktg
7
arktg щ 7
2
2
2
R
Rщ
1
4
2
8
8
щ щ
2R 4R 7 апокр 7 bпокр
39
апр bпр
4S (1
1
7 arktg
7 пл
2
2
2
А2
8
2Rпр 4Rпр 7 апр 7 bпр

(13.8)

где u2 — скорость вибрирующей поверхности после установки шумозащиты;
1 с линейными размерами
tпокр — звукопроводимость экрана площадью Sпл
апокр и bпокр; R — расстояние от рабочей точки до экрана; апр и bпр — высота и
ширина непокрытого экрана проема; Sщ — площадь щели; lщ — длина непо
крытой поверхности в виде щели; Rпр и Rщ — расстояние от рабочей точки до
проема и до щели соответственно; 12 — коэффициент звукопоглощения эк
рана; А2 — эквивалентная площадь обитаемого отделения после установки
средств шумозащиты, определяемая аналогично А1.
С учетом принятых обозначений и условий эффективность DLМШ (дБ)
многоцелевой шумозащиты может быть рассчитана по приближенной фор
муле:
7LМШ 8 201g
9

апокр bпокр
2 1покр
52
2 S (1 3 41 ) 6
arktg
3 101g 1 9 пл
9 101g
9
2
2
А1
51

2R 4R 2 9 апокр
9 bпокр

апр bпр
1щ
Sщ
4S (1 3 42 ) 6
1
9 arktg
9 пл
arktg
.
2
2
2
4 1 щ Rщ
2Rщ
А2
2Rпр 4Rпр 9 апр 9 bпр

(13.9)

Как видно из формулы (13.9), эффективность многоцелевой шумозащи
ты зависит: от степени демпфирования колебаний излучающих шум поверх

1
ностей 24 2 35 и их размеров Sпл; от размеров экранов Sпл, размеров щелей и
6 11 7
открытых проемов; от расстояний рабочих точек до экранов, щелей и про
емов; от звукоизолирующих (tпокр) и звукопоглощающих свойств материа
лов (11 , 12 ). Очевидно, при отсутствии демпфирования первый член форму
лы (13.9) равен нулю.
Проведенные с помощью ЭВМ расчеты показали, что эффективность
многоцелевой защиты может составлять в полосах частот нормируемого
диапазона 8...23 дБ при сплошном экранировании и частичном демпфирова
нии колебаний излучающих поверхностей и 3...15 дБ при экранировании со
щелями и проемами.

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

199

ГЛАВА

Глава 14. КОНСТРУКТИВНЫЕ ПУТИ
СНИЖЕНИЯ ШУМА
ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЙ ТАНКОВ

начительную часть открытой поверхности интерьера оби
таемых отделений танка составляют днище, бортовые листы, крыша, сред
няя группа топливных баков. При колебаниях они излучают внутрь обитае
мых отделений шум, интенсивность которого можно снизить установкой
специальных средств шумозащиты в виде экранов.

14.1. ИССЛЕДОВАНИЕ МАКЕТОВ
ШУМОЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ
Средства шумозащиты для отделения управления в макет
ном варианте отрабатывались на каркасе, выполненном в виде полукапсу
лы 6 (рис. 14.1) с открытой передней частью, обеспечивающей доступ механи
каводителя к приборам и средствам управления танком. Каркас и карманы
на его стенках были изготовлены из винилискожи; в карманы закладывались
акустические экраны из различных материалов, а внутри полукапсулы раз
мещался звукопоглощающий материал.
Полукапсула прозвучивалась в акустической камере для испытаний объ
емных конструкций (п. 10.4), а затем в отделении управления танка Т80. По
результатам испытаний в камере для дальнейших объектовых испытаний был
отобран макет полукапсулы, состоящий из резиновых экранов (твердая резина
толщиной 6 мм) и звукопоглощающего покрытия из поролона толщиной 10 мм.
Прозвучивание полукапсулы в составе танка Т80 производилось вибра
ционным и ударным способами (п. 10.3). Оба способа оценки эффективности
полукапсулы дали одинаковые результаты и позволили сделать вывод: уста
новка акустических экранов в отделении управления в сравнении с серий
ным вариантом обеспечивает устойчивое снижение УЗД в диапазоне треть
октавных частот 25...63 Гц на 10 дБ, в диапазоне частот выше 160 Гц — на
5...10 дБ и в диапазоне частот 63...160 дБ — на 0...5 дБ.
Для центрального отделения первоначальные исследования были прове
дены с целью проверки эффективности капсулирования (изоляции) поворот
200

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 14.1

Схема размещения элементов шумозащиты:
а — вид сбоку; б — вид в плане; 1 — цилиндрическая часть экрана конвейера; 2 — экранподдон;
3 — звукопоглощающее покрытие топливных баков; 4 — днищевой экран; 5 — звукопоглощаю
щее покрытие крыши башни; 6 — полукапсула ОУ; 7 — бортовые экраны.

1223456789 5 111

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

43597 4897 7 998 976

763863 9 3598

763863 9 85

499 5
76386
4 !

9533863
7386

"385 893
9533863

9533863
7386

"385 893
9533863

3452

3412

6452

7452

352

3412

8412

5452

8412

312

6452

9452

5452

452

852

412

1452

8452

3452
7412

812

412

9412

1412

6412

7412

6412

452

6452

9452

452

8452

652

6412

9412

452

8412

612

6452

9452

452

8412

1
ной корзины с боекомплектом путем установки экранов в виде поддона 2,
изолирующего нижнюю часть корзины от днища танка, и цилиндрической
части 1, изолирующей конвейер от бортов, средней группы топливных баков
и других ограждающих его узлов и деталей (рис. 14.1). Экраны 1 и 2 пред
ставляли собой набор материалов и их толщин, как для полукапсулы 6.
Прозвучивание макетов экранов вибрационным и ударным способами
показало, что капсулирование центрального отделения может обеспечить
значительное ослабление шума, действующего на командира и наводчика: в
диапазоне частот выше 200 Гц — на 5...20 дБ; ниже 63 Гц — на 5...15 дБ; в
полосах частот 100 и 125 Гц — на 5 дБ. Снижения шума в полосах частот 63,
80 и 160 Гц отмечено не было.
Более полной и объективной оценке макеты экранов были подвергнуты в
ходовых условиях при движении танка Т80 по бетонной и грунтовой трас
сам. В таблице 14.1 представлены результаты оценки их эффективности DLА
по уровню звука LА.
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

201

Как видно из таблицы 14.1, установка экранов в виде полукапсулы в
отделении управления и капсулы в центральном отделении способна обеспе
чить задачу снижения шума, действующего на экипаж танка, в 1,5...2 раза.
Однако реализация капсульного варианта в центральном отделении связана
со значительными эксплуатационными трудностями. Целесообразны такие
варианты, которые отличаются от капсульного тем, что в них экраны распо
лагаются (закрепляются) на неподвижных частях конструкции танка и пре
дусматривают разгерметизацию поворотной корзины с боекомплектом. В свя
зи с этим виброударным способом была проверена эффективность следую
щих вариантов макетов шумозащиты обитаемых отделений (рис. 14.1).
Вариант 1: отделение управления без мероприятий; в центральном отделе
нии на поворотной корзине установлен цилиндрический экран 1 со звукопо
глотителем; поддон 2 снят с корзины и расположен на днище в виде экрана 4.
Вариант 2: аналогичен варианту 1; цилиндрический экран удлинен по
образующей в сторону днища без дополнительного звукопоглощения; зазор
между экраном 4 и удлиненной частью экрана 1 составляет » 120 мм.
Вариант 3: в отделении управления установлена полукапсула 6; располо
жение экранов в центральном отделении, как в варианте 2; дополнительное
звукопоглощение установлено на удлиненной части экрана 1 (поролон тол
щиной 10 мм) и на крыше башни (поролон толщиной 20 мм и площадью
0,5...0,7 м2).
Вариант 4: отделение управления без мероприятий; в центральном отде
лении установлены экран 4 на днище и бортовые экраны 7.
Вариант 5: аналогичен варианту 4; в отделении управления установлена
полукапсула 6.

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

1234567894
8118 284568 6 8848332 34 668
865332 34 668 2 6 83 58355688
562 76358355658
" 323#78
4568
$%8

#52&6358

!55658

2 4568

#8 2 6 8

''5 4
63#78
2 6348
11188

#52&6358

#8 2 6 8

''5 4
63#78
2 6348
11188

34532

63572

8512

37572

39542

8542

9 2

375 2

39542

8512

3 542

385 2

8542

912

36532

38512

1572

9 85 2

365 2

15 2

4 2

9 45 2

3 532

75 2

512

9 45 2

7512

412

9 7532

33572

1512

9 65 2

9 1582

8582

8 2

9 1532

9 45 2

8532

9 35 2

582

4582

812

532

9 4512

7572

999582

9 6582

85 2

7 2

512

9 85 2

7512

999542

9 6532

4582

712

9 6572

9 75 2

85 2

999562

9 3562

45 2

1 2

9 3542

9 7572

7562

998512

9995 2

4512

112

9 3572

9 15 2

85 2

998532

9945 2

8512

999532

9 1572

512

991562

9975 2

9592

1
202

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Вариант 6: аналогичен варианту 3; отделение управления без меро
приятий.
Вариант 7: аналогичен варианту 4; на обращенных в сторону обитаемого
отделения стенках топливных баков средней группы закреплен слой звуко
поглощающего материала (войлок толщиной 6 мм).
Прозвучивание вариантов 1...7 показало, что наиболее эффективным из
них является вариант 3: по акустическим свойствам он ближе к варианту
рассмотренного выше макета капсулы. Установка полукапсулы 6 в отделе
нии управления сказывается на снижении УЗД в центральном отделении,
особенно в полосах частот 80, 100 и 125 Гц; наличие экранов в центральном
отделении приводит к снижению шума необорудованного экранами отделе
ния управления. Таким образом, установка средств шумозащиты целесооб
разна одновременно в обоих отделениях танка.
Для проверки в ходовых условиях был выбран вариант 7 с полукапсу
лой в отделении управления. Испытания проведены при движении по ас
фальтобетонной трассе. Данные сравнительных испытаний представлены
в таблице 14.2.
Из таблицы 14.2 видно, что испытанные макеты средств шумозащиты
приводят к заметному снижению уровня звука LА в обитаемых отделениях
на всех скоростях движения в диапазоне 5...60 км/ч. Для отделения управ
ления оно составляет 2...5 дБА. Эффективность средств шумозащиты в цен
тральном отделении оказалась выше и составила 3,5...6,5 дБА.

14.2. ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ШУМОЗАЩИТНЫХ
ЭКРАНОВ
Для использования в шумозащитных экранах звукоизоли
рующих и звукопоглощающих материалов необходимо учитывать не только
их акустические, но и иные физические свойства, так как установка экранов
затрагивает ряд смежных вопросов: теплозащиту, загазованность, масло
бензостойкость, влагостойкость, склонность к пылеобразованию и т. д.
Разработке конструкторской документации на опытную установку шу
мозащитных экранов в танке Т80 предшествовал выбор марок соответст
вующих материалов: базальтовый вязальнопрошивной теплозвукоизоля
ционный и звукопоглощающий материал (по ТУ 550216287); ткань марки
500 для облицовки материалов в звукопоглощающих элементах конструк
ции (по ТУ 38.05171); ткань повинол марки ОПВЧ для звукоизоляции (по
ТУ 105147782); пленка поликапроамидная марки ПК4 (по ТУ 847369);
базальтовый картон марки ТЗК65 (по РСТ УССР 501381).
В акустической камере прозвучивались следующие материалы и их соче
тания.
Вариант 1: пленка марки ПК4 в один слой толщиной 0,03...0,05 мм.
Вариант 2: ткань марки 500 в один слой.
Вариант 3: базальтовый вязальнопрошивной материал в один слой.
Вариант 4: повинол марки ОПВЧ в один слой.
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

203

1234567589 69 11 5

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

7 52 675528 67 786 6852
6 6 56

5
542
212

6 6355 5

123

473

713

743

783

693

473

763

773

7 3

4993

483

7 3

723

293

47 3

423

763

723

713

4193

493

413

773

7993

483

743

453

463

7 93

4 3

453

423

4 3

24 3

473

773

453

793

8993

413

723

443

783

993

443

463

443

4 3

1293

473

773

493

483

6993

423

483

49993

4 3

413

743

47 93

493

453

443

723

7 3

1
Вариант 5: повинол марки ОПВЧ в четыре слоя.
Вариант 6: повинол марки ОПВЧ в два слоя, между ними базальтовый
вязальнопрошивной материал в один слой.
Вариант 7: повинол марки ОПВЧ в два слоя, между ними базальтовый
картон марки ТЗК65 в один слой.
Результаты испытаний звукоизоляционных свойств образцов, изготов
ленных по вариантам 1...7, представлены в таблице 14.3 в виде ослабления
DL уровней звукового давления в третьоктавных полосах частот.
Как видно из таблицы 14.3, пленка марки ПК4 является акустически
прозрачной, т. е. не обладает звукоизоляционными свойствами, в связи с чем
она может использоваться в качестве облицовки звукопоглощающих элемен
тов конструкции, склонных к пылеобразованию и поглощению влаги.
Ткань марки 500, предназначенная сочетать акустические свойства тон
кой пленки и такие свойства, как прочность, термостойкость и ряд других
свойств, обладает заметной звукоизоляцией: в диапазоне частот 63...630 Гц
звукоизоляция ткани в один слой составляет 1...7 дБ, выше 630 Гц —
5...11 дБ. В связи с этим при использовании ткани марки 500 в качестве
облицовочного материала свойства звукопоглощающего слоя будут недо
использованы.
Основное назначение базальтовых материалов — звукопоглощение при
хорошей теплоизоляции. Однако, как видно из данных прозвучивания, они
могут давать дополнительную к основным звукоизолирующим материалам
звукоизоляцию на уровне ткани марки 500.
204

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Ткань марки ОПВЧ в один, тем более в четыре слоя имеет существенную
звукоизоляцию (12...29 дБ). Следует обратить внимание на то, что экраны
из ткани марки ОПВЧ в два слоя с проставкой между ними базальтовых
материалов (варианты 6 и 7) по звукоизоляции близки с вариантом 5, но
почти вдвое легче. В диапазоне частот 250...1000 Гц вариант 6 менее эффек
тивен по звукоизоляции, чем вариант 7, однако удобнее последнего при
монтаже экранов.

14.3. ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ ЭКРАНОВ С КОМПЛЕКСИРОВАННЫМИ
СВОЙСТВАМИ
Одним из направлений повышения живучести экипажа и
внутреннего оборудования ВГМ является использование экранов из сверх
прочных тканевых материалов. С их помощью решается ряд задач: термоза
щита, удержание частиц с высокой кинетической энергией и т. д.
Как показывают исследования и разработки в области шумозащиты оби
таемых отделений, применение экранов из тканевых материалов сверхпроч
ной структуры также дает положительный эффект в части звукопоглоще
ния. Очевидно, дальнейшие конструкторские разработки с использованием
экранов из тканевых материалов должны выполняться так, чтобы их свой
ства комплексировались в единой конструкции [51].
12344565789

1 2 3 4 5 6 2 7 89 97

222785 1 2 12 58 2 62 9752
7857 72795757 929 !6

"27
2 6

(

3432

5462

3472

6462

1 2

162

552

352

662

9 2

5472

5462

3432

6462

8492

9462

7462

1 2

192

582

3 2

3472

6462

7462

1 2

192

352

8 2

9 2

8492

7462

1 2

152

192

5 2

352

832

8492

9462

1 2

182

192

3 2

582

3 2

5 2

582

3 2

7462

152

182

552

352

3 2

352

3 2

612

9462

1 2

152

162

192

552

3 2

662

612

662

612

7462

152

162

192

582

352

3 2

7462

152

162

182

192

1 2

3432

5472

3472

6462

552

612

662

352

3 2

612

9462

1 2

182

3 2

112

3472

3432

8492

7462

1 2

152

192

182

6462

7462

162

582

152

3432

5462

3472

6462

1 2

162

552

352

662

9 2

132

3472

6462

7462

1 2

192

352

8 2

9 2

162

8492

7462

1 2

152

192

5 2

352

832

182

9462

1 2

152

162

192

552

3 2

662

612

662

612

1
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

205

В таблице 14.4 представлены результаты экспериментального определе
ния одной из важных акустических характеристик — безразмерного коэф
фициента звукопоглощения (см. п. 10.5) для образцов из различного набора
и сочетания тканевых материалов, представляющих практический интерес
при конструировании экранов многоцелевого назначения.
Состав образцов, для которых в таблице 14.4 даны значения коэффици
ентов a, приведен в таблице 14.5. При разработке экранов практически не
возможно обеспечить однородность их структуры. В зависимости от места
установки в обитаемом отделении и функционального назначения их состав
может существенно отличаться. Для этого в таблице 14.5 представлены раз
нообразные варианты образцов, из которых, пользуясь данными табли
цы 14.4, можно делать выбор.
В таблице 14.5 приняты следующие обозначения:
§ «Дорнит» — вязальнопрошивной материал из базальтовых волокон по
ТУ 550.216287;
§ СВМ — ткань техническая из сверхмодульного волокна по ТУ 17РФ3691;
§ ПНИП — полотно нетканое иглопробивное по ТУ 6.00020669218891;
§ НТ — полотно нетканое иглопробивное из армидных волокон (из нити
СВМ) по ТУ 06.912686;
§ ТТС — ткань СВМ трехмерной структуры по ТУ 6.00101816590 (ТТС5
и ТТС10 — толщиной 5 и 10 мм соответственно);
§ ТТС ПУ — ткань СВМ трехмерной структуры, покрытая с одной стороны
полиуретаном СКУПФЛС.
12345672895

267

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

795267

297
2895 57

2 57
2895 577

132

42567829

256729

42567829

2 242567822 242567829

42567829

2 21256722 242567827 !"2 242567829

142

12345672895

1256729

2 2 256722 242567829

2 2922 2256729

2
2

2 22567827 !"2 21256729

42567829

2 242567827 !"2 24256729

142

42567829

2 22567827 !"2 242567829

42567829

2 22567827 !"2 2922

42567829

2 22567827 !"2 2922

132

112

132

91322$2%2 5!7& %'2('%)*2

142

922$92%2 5!7& %'2('%)*2

2
2

91322$92%2 5!7& %'2('%)*2

132

42567829

2 2 25672+2 242567829

42567829

2 24256782+2 242567829

42567829

2 2125672+2 242567827 !"2 242567829

1 2

42567829

2 22567827 !"2 242567829

2
2

1
206

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Интерес к экранам с комплексированными свойствами не может быть
исчерпан только рассмотренными здесь образцами материалов, однако при
веденные данные позволяют получить представление о возможных грани
цах изменения их звукопоглощающих свойств.

14.4. КОНСТРУКЦИЯ ШУМОЗАЩИТНЫХ
ЭКРАНОВ ДЛЯ ТАНКА Т80
Данные, полученные в результате проведенных исследова
ний образцов материалов и вариантов макетов шумозащиты, легли в основу
конструкторских разработок. Они имели цель определить возможность раз
мещения экранов в обитаемых отделениях танков, выбрать для них материа
лы, соответствующие акустическим и эксплуатационным требованиям и оце
нить их эффективность в дорожных условиях. Например, для танка Т80
такая разработка была выполнена с участием специалистов конструкторского
бюро ОАО «СПЕЦМАШ» (СанктПетербург) под руководством В. М. Кирдея.
Осуществленная по ней компоновка экранов в центральном отделении пока
зана на рисунке 14.2 (башня с корзиной снята); экраны для отделения управ
ления показаны в развернутом виде на рисунке 14.3.
В сечении экраны представляют набор из слоев различных материалов
(перечисление слоев ведется со стороны обитаемых отделений):
§ на днище между торсионами — повинол ОПВЧ, базальтовый картон,
вязальнопрошивной материал, повинол ОПВЧ, два слоя вязальнопро
шивного материала, ткань 500;
§ на днище над торсионами — повинол ОПВЧ, базальтовый картон, пови
нол ОПВЧ, вязальнопрошивной материал, перфорированная ткань 500;
§ на бортах, в местах, где нет ограничений по зазорам, — металлическая
сетка, вязальнопрошивной материал, повинол ОПВЧ в два слоя, вязаль
нопрошивной материал, перфорированная ткань 500;
§ на бортах, в местах с ограничениями по зазорам, — металлическая сетка,
вязальнопрошивной материал, повинол ОПВЧ в два слоя;
§ на средней группе топливных баков — металлическая сетка, вязально
прошивной материал, повинол ОПВЧ;

Рис. 14.2

Рис. 14.3

Установка экранов в центральном
отделении

Экраны для отделения управления в
развернутом виде

ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

207

§ на переднем (переходной люк между обитаемыми отделениями) и заднем
проемах — повинол ОПВЧ, вязальнопрошивной материал, повинол
ОПВЧ;
§ на крыше башни — металлическая сетка, вязальнопрошивной материал;
§ на бортах полукапсулы для отделения управления — повинол ОПВЧ,
вязальнопрошивной материал, повинол ОПВЧ;
§ на задней стенке полукапсулы (в сторону переходного люка) — повинол
ОПВЧ, вязальнопрошивной материал в два слоя; повинол ОПВЧ, вя
зальнопрошивной материал, металлическая сетка.
Металлическая сетка использована для крепления материалов и прида
ния экранам требуемой по месту формы (диаметр проволоки 0,7 мм, размер
ячеек 5´5 мм).
Вязальнопрошивной материал в экранах герметично упакован с помо
щью пленки ПК4 в два слоя для защиты от действия жидкостей и влаги, а
также предохранения обитаемых отделений от взвешенных частиц, которые
могут возникать при движении.
Все экраны фиксируются относительно корпусных деталей танка не
подвижно. Их монтаж в машине производится до установки башни с кор
зиной. Результаты ходовых испытаний эффективности экранов представ
лены в п. 14.5.

14.5. РЕЗУЛЬТАТЫ ХОДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
ТАНКА Т80, ОБОРУДОВАННОГО
ШУМОЗАЩИТНЫМИ ЭКРАНАМИ
В объем испытаний входили измерения УЗД и УЗ на рабочих
местах экипажа при движении танка и на стоянке, оценка словесной разбор
чивости речи и достаточности зазоров между подвижными частями конвей
ера и неподвижными элементами экранов (после пробега по грунтовым трас
сам 200 км).
На стоянке при работе двигателя (nmax, об/мин) с одновременным вклю
чением наиболее шумных агрегатов внутреннего оборудования (фильтро
вентиляционная установка, преобразователь тока ПТ800 и др.) фоновый уро
вень шума на рабочих местах экипажа составил: в центральном отделении —
L = 104 дБ и LА = 89 дБА; в отделении управления — L = 103 дБ и LА = 87 дБА.
Для необорудованного средствами шумозащиты танка Т80 усредненные зна
чения фонового уровня шума составляют L = 112 дБ и LА = 98 дБА (см.
табл. 9.5, режим 3). Таким образом, ослабление фонового уровня за счет
экранов оказывается достаточно заметным.
Результаты ходовых испытаний (по асфальтобетону) и сопоставление с
данными для серийного танка Т80 представлены (по уровню звука LА) в
таблице 14.6.
Как видно из таблицы 14.6, установка шумозащитных экранов в оби
таемых отделениях обеспечила снижение уровня звука DLА в центральном
отделении на 4...6 дБА и в отделении управления на 4...13 дБА. Такое
снижение уровня звука позволяет членам экипажа, находящимся в цен
208

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1234567894

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

8 1188483 5835568 6 88598 2 6348
8 8 2 6 88!!5 463 78 11188 2 6348
"562 76358355658

#55658 $2 4568

% 323 78
4&568
6 8
'(8

118
598 2 6348

118
8 2 6 8

123

45673

42623

5673

48623

9 623

4623

173

44623

45623

7623

12 623

42623

1 623

12 673

49673

5623

128673

47673

11623

127623

44623

8623

129673

47673

1 623

128623

122623

8623

124673

122623

4673

12 623

121673

7673

111673

121623

12673

523

12 673

121673

8623

111623

121673

4673

573

129673

12 673

7623

11 623

127673

8673

723

124623

12 673

7673

11 673

128673

623

773

124623

127623

5673

115623

129623

8623

823

11 623

12 623

7623

118623

124673

8673

% 323 78
4&568
'(8

118
8 2 6 8

!!5 4
63 78
2 63481118

7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

) 932(43 7825(8482
6 88

!!5 4
118
63 78
2 63481118 598 2 6348

5846 25665*8 498+18),-.8 38/53!3638018
) 932(43 78$25 8 345 68 2838
6 85 58 3 62 8

6 85 586 43(

%256558
96 (56582 9
32(43 838

483

453

473

523

473

4 3

483

823

413

1223

523

1223

823

4 3

1
тральном отделении, вести переговоры без применения аппаратуры внут
ренней связи.
Сравнительная оценка качества внутренней связи (словесная разборчи
вость речи в тракте аппаратуры внутренней связи) проводилась в соответст
вии с требованиями ГОСТ 16600: словесная разборчивость речи определя
лась в процентах, как отношение количества правильно принятых слов к
количеству переданных в условиях движения танка. Прием словесных таб
лиц проводился на рабочих местах членов экипажа в центральном отделе
нии. С места командира наводчику и наоборот передавалось по две таблицы
из 50 слов каждая. По условиям безопасного вождения и сложности трассы
прием словесных таблиц на месте механикаводителя не производился.
Сравниваемые танки были укомплектованы танковыми переговорными
устройствами (ТПУ) Р124 со шлемофонами ТШ3. Результаты сравнитель
ной оценки разборчивости речи представлены в таблице 14.7.
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

209

В соответствии с ГОСТ 16600 качество разборчивости речи установлено
следующим образом: свыше 95% — I класс; 93...95% — II класс; 88...92% —
III класс.
Как видно из данных таблицы 14.7, использование аппаратуры внутрен
ней связи ТПУ Р124 со шлемофоном ТШ3 в танке Т80, оборудованном
средствами шумозащиты в виде экранов, обеспечивает I класс разборчиво
сти речи при движении по твердой трассе на скоростях до 60 км/ч.

14.6. ПОИСК ДАЛЬНЕЙШИХ ПУТЕЙ
СНИЖЕНИЯ ШУМА
ОБИТАЕМЫХ ОТДЕЛЕНИЙ ВГМ
В источниках, влияющих на шумообразование обитаемых
отделений, преобразуется значительная часть энергии движения ВГМ. Сни
зить их виброактивность до такого уровня, чтобы это привело к желаемому
результату — обеспечению комфортных условий работы для экипажа, —
задача из трудновыполнимых. Тем не менее стоит обратить внимание на
одно обстоятельство, уже упомянутое в главе 9.
При сравнении между собой шумовых характеристик различных типов
танков был отмечен относительно низкий уровень звукового давления
(Lmax = 113 дБ) и уровень звука (LА max = 103 дБА) в обитаемых отделениях
английского танка «ЧифтенМК5Р». Ходовая часть танка «ЧифтенМК5Р»
принципиально отличается от других сравниваемых машин — в ней отсутст
вуют торсионные валы.
Торсионные валы, как струны, обладают широким спектром собствен
ных частот изгибных колебаний с большими добротностями (эксперимен
тально установлено, что на резонансных частотах усиление достигает 100 и
более раз). Это не может не сказываться на виброакустическом состоянии
такого важного элемента конструкции корпуса, как днище, ведущего себя в
этом случае подобно деке в струнных инструментах. Если это предположе
ние имеет под собой основание, то установка в опорных узлах торсионов и
корпуса упругих или упругофрикционных элементов могла бы благотворно
повлиять на виброакустическую активность днища и соответственно на уро
вень шума в обитаемых отделениях.
На этапе модернизации ВГМ наиболее экономичным и перспективным
направлением работ по снижению шума, действующего на экипаж, является
использование преград (экранов), ослабляющих проникающий в обитаемые
отделения поток акустической энергии [52, 53]. Этому направлению и по
священа вторая часть книги. В ней показана принципиальная возможность
снижения шума в обитаемых отделениях современных танков в 1,5...2 раза
для центрального отделения и в 2...4,5 раза — для отделения управления, а
также обеспечения требуемой разборчивости речи членов экипажа. Основ
ные особенности экранирования обитаемых отделений проверены на танке
Т80. Использование шумозащитных экранов для других, в частности лег
ких, машин требует проведения дополнительных исследований и конструк
торских проработок.
210

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Использование в экранах тканых и нетканых материалов изза хороших
акустических свойств связано с трудностями обеспечения достаточной проч
ности и ряда эксплуатационных свойств, о которых уже шла речь.
В отечественном судостроении появились новые разработки звукоизоля
ционных и звукопоглощающих материалов на основе пористых металличе
ских и пористых керамических материалов. По имеющимся данным [54],
они обладают не только высокими акустическими характеристиками, но и
удовлетворяют широкому спектру санитарногигиенических, технологиче
ских и эксплуатационных требований. По общепринятой классификации
пористые проникаемые металлические материалы подразделяются на:
§ порошковые (ППМ), получаемые путем прессования и спекания порош
ков меди, бронзы, железа, никеля, алюминия, порошков на основе туго
плавких материалов (металлокерамика);
§ волокнистые (ПВМ), изготовляемые из металлизированных или метал
лических волокон путем формования и спекания;
§ сетчатые (ПСМ), получаемые из трикотажной металлической сетки пу
тем ее пакетирования (прокатка, спекание);
§ проволочные спиральные (МР), получаемые после прессования навитых
спиралей (металлорезина);
§ высокопористые ячеистые (ВПЯМ).
В основу получения ВПЯМ заложен принцип нанесения слоя металла,
оксидов и т. п. на поверхность органической структурообразующей матри
цы из пенополиуретана с последующим удалением материала матрицы по
сле спекания. Пористость ВПЯМ (отношение объема пустот к полному объ
ему пористого тела) составляет 0,95...0,99, что обеспечивает материалу лег
кость и хорошее звукопоглощение. Сравнительная характеристика ВПЯМ и
некоторых традиционных звукопоглощающих материалов приведена в таб
лице 14.8.
В таблице 14.8 приведены марки материалов: БЗМ — маты из базальто
вой ваты с волокнами 1...3 микрометра; АТМ10 — теплозвукоизоляцион
ные маты из холстов ультрасупертонкого и стекломикрокристаллического
стеклянного штапельного волокна из горных пород; ППУЭТ — поропласт
полиуретановый эластичный.
123245637857429

4 279256372

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

2563729

123245637857429

#$%7&8' &'((' )&1

+'$2,5- .5'' 28 97&
7/'9 / 20

1*"!*

87(2/'7&

9/ .82(2/'7&

87(2/'7&

8792(5,78

92(5,78
/5 2/7855

8792(5,78

12344565789 1
22
2785 6

2/2,7(93
42(5,82(93

1
ЧАСТЬ II. ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА

211

Сравнение ВПЯМ с лучшими звукопоглощающими материалами пока
зывает, что высокопористые ячеистые материалы, являясь конструкцион
ными, соответствуют (и превосходят) лучшие традиционные звукопоглоти
тели [54].
В новом танке Т14 «АРМАТА» отошли от классических схем раздельно
го размещения членов экипажа танка, сосредоточив их в одном обитаемом
отделении — в так называемой «капсуле» [55].
Капсульное размещение членов экипажа способно кардинально продви
нуть решение проблемы внутреннего шума ВГМ. Ряд практических вопро
сов акустической обработки обитаемого отделения в капсульном исполне
нии может быть решен проще, чем в раздельном. Так, отсутствие подвиж
ных частей в капсуле позволяет использовать съемные (сменные) экраны из
материалов, обладающих высокими звукопоглощающими свойствами и кри
тичных к ряду воздействующих факторов — влаге, запылению и т. д. При
акустической обработке можно использовать практически всю поверхность
интерьера капсулы, повысив таким образом значение приведенного коэффи
циента звукопоглощения замкнутого объема.
Эти соображения были учтены, в частности, при разработке интерьера
обитаемого отделения (в виде «капсулы») для инженерной машины «Ком
плект1» на базе танка Т80, технический проект которого был разработан в
ОАО «СПЕЦМАШ» (СанктПетербург).

212

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

СТОЙКОСТЬ
И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ
В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ
ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ

Для ВГМ в тактикотехнических требованиях и заданиях на разработку
выдвигаются требования сохранения значений показателей безотказности,
долговечности и ремонтопригодности в течение (и после) 10...15 лет хране
ния, что делает целесообразным прогнозирование их уровня сохраняемости
с учетом типов хранилищ и климатических районов размещения уже на
стадии отработки опытных образцов [56].
Решать вышеперечисленные задачи можно:
§ по данным войсковой эксплуатации (хранения);
§ расчетным путем;
§ методом ускоренных стендовых климатических испытаний (УСКИ) на
сохраняемость.
Первый метод является наиболее распространенным. Однако получение
необходимых данных при хранении ВГМ в естественных климатических
условиях (при натурном хранении) возможно по истечении не менее 3...5 лет,
а иногда и больше. За этот период объекты, как правило, модернизируются:
в конструкцию вносятся новые элементы, применяются новые материалы,
что снижает практическую и прогностическую ценность полученной инфор
мации о хранении.
Расчетные методы определения сохраняемости многофункциональных
изделий пока еще не разработаны. Они могут быть созданы и внедрены толь
ко после накопления достаточного количества статистических данных об
изменениях в различных климатических условиях технического состояния
отдельных деталей, узлов, механизмов, агрегатов, радиоэлектронных уст
ройств и др. и полного изучения физикохимических процессов старения
комплектующих материалов.
Поэтому в настоящее время наиболее перспективным методом оценки
сохраняемости является метод ускоренных стендовых испытаний в клима
тических камерах. Этот метод позволяет в течение непродолжительного вре
мени имитировать длительное хранение изделий в любых климатических
условиях за счет повышения интенсивности или увеличения продолжитель
214

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ности действующих климатических факторов. В итоге могут быть получены
данные, основанные на изученных физических, химических и других зако
номерностях течения процессов старения разных материалов и изделий с
учетом специфики испытываемых объектов через 1...1,5 года, а не через
5...10 лет.
Это определяет актуальность проводимых исследований, направленных
на ускоренную оценку стойкости ВГМ к воздействию климатических факто
ров при хранении, позволяющих разрабатывать мероприятия по ее улучше
нию, корректировать сроки и объемы регламентных работ.
Методические вопросы методики УСКИ на сохраняемость сложных тех
нических систем нашли отражение в большом количестве публикаций. При
нятые в этих работах подходы к проведению испытаний можно разделить по
двум основным направлениям:
§ без использования энергетических параметров испытываемых изделий
или их комплектующих;
§ с использованием энергетических параметров.
Первое направление составляют публикации, в которых оценка сохра
няемости сложных изделий проводится аналоговым методом или по резуль
татам модельных испытаний. Сущность аналогового метода заключается в
использовании при прогнозировании сохраняемости опытных изделий имею
щейся информации по сохраняемости изделийаналогов в заданных услови
ях натурного хранения. Одна из модификаций такого метода применитель
но к испытаниям полимерных материалов изложена в ГОСТ 9.707 [57]. Ме
тод аналогий, используемый при ускоренной оценке сохраняемости изделий
армейского назначения в тропических условиях [59, 60], также положен в
основу военного стандарта США MIL STD 8IOC [58].
Особенностью модельных испытаний без использования энергетических
параметров является то, что испытаниям подвергается несколько выборок
изделий при двух уровнях имитируемых климатических факторов, повто
ряющихся необходимое число раз до одинакового изменения свойств изде
лий в каждой выборке, оговоренного какимлибо предельным значением его
показателя или функциональным отказом [61, 62].
Следует отметить, что эти методы целесообразно применять в случаях,
когда изменение свойств сложных изделий происходит вследствие множест
ва физикохимических процессов, протекающих в элементах конструкции
испытываемых изделий, и обоснованное установление закономерностей свя
зи этих процессов с изменением свойств изделий затруднительно. Поэтому
этот методы без использования энергетических параметров не рационально
применять для оценки сохраняемости ВГМ прежде всего изза большой тру
доемкости проведения УСКИ и отсутствия методик проверки показателей
технического состояния объекта и его систем по времени хранения.
Второе направление решает задачу прогнозирования сохраняемости с ис
пользованием энергетических параметров различных элементов и материа
лов, составляющих объект испытаний. В этом случае испытывается одна вы
борка изделий в комплексном режиме, имитирующем один год хранения по
определенным видам воздействий климатических факторов и повторяемом
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

215

соответственно заданному количеству лет. В этом направлении разработан
ряд нормативнотехнических документов на испытание военной техники
[63–65], ему посвящены многочисленные исследования [66–69].
Использовать этот метод для оценки сохраняемости предлагается путем
УСКИ ограниченного комплекта стареющих элементов, определенного по
результатам многолетних исследований объектов при различных условиях
хранения. Такая методика УСКИ элементов машин разработана 38 НИИИ
МО РФ (ныне — НИЦ БТВТ 3 ЦНИИ МО РФ). Комплект элементов, по кото
рому производится оценка сохраняемости объекта в целом, в общем случае
включает в себя:
§ резинотехнические изделия (РТИ) и полимерные материалы;
§ составные части электрооборудования (кабели, контрольноизмеритель
ные приборы, разъемы и т. п.);
§ электронные устройства и блоки комплекса вооружения;
§ средства связи;
§ приборы наблюдения;
§ агрегаты топливной аппаратуры.
Режимы испытаний рассчитывались для температурновлажностных
условий, усредненных по всей территории СССР. В состав УСКИ, эквива
лентных одному году хранения, входили следующие виды испытаний:
§ испытание на тепловлажностное старение (температура воздуха в клима
тической камере 333 К, относительная влажность 90%, выдержка в тече
ние 408 ч);
§ испытание на суточные перепады температур (6 термоциклов «нагрева
ние — охлаждение» с амплитудой температур от 288 до 258 К при отно
сительной влажности 90%);
§ испытание на воздействие отрицательных температур (температура воз
духа 223 К, относительная влажность не регламентируется, выдержка в
течение 8 ч).
Такой подход позволяет с высокой степенью достоверности определить
сохраняемость отдельных элементов объекта, но имеет и некоторые недос
татки:
§ трудоемкость накопления и обработки экспериментальных данных;
§ имитация хранения производится без учета климатического района хра
нения.
Кроме того, при оценке сохраняемости объекта в целом по результатам
испытаний его элементов не учитываются функциональные связи между
отдельными элементами. Так, если в сложном изделии, состоящем из двух
элементов с одинаковой и высокой надежностью, соединение их окажется
ненадежным и выйдет из строя раньше установленного срока, то долговеч
ность такого изделия будет низкой. Следовательно, при оценке сохраняемо
сти объекта необходимо учитывать сохраняемость не только комплектую
щих элементов, но и функциональных связей между ними.
Это, в свою очередь, потребовало разработки программнометодического
обеспечения для стендовых климатических испытаний объектов ВГМ раз
ных типов (танк, БМП, БТР) в полной сборке с возможностью ускоренной
216

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

оценки их сохраняемости в различных климатических районах по результа
там испытаний.
На основе анализа и обобщения наиболее характерных изменений техни
ческого состояния систем, механизмов, приборов, узлов, агрегатов, деталей,
материалов и покрытий (элементов) ВГМ, находящихся на длительном хра
нении в различных климатических районах, определены характерные фи
зикохимические процессы, обусловливающие указанные изменения, а так
же выделены основные климатические факторы, воздействие которых по
зволяет при определенных значениях и сочетаниях активизировать эти
процессы.
В результате разработаны критерии оценки условий хранения, описы
вающие скорость изменения свойств элементов при временных температу
рах и относительной влажности в течение годового цикла. Это позволило
получить достаточно полную информацию об относительной скорости старе
ния объектов при хранении их в разных климатических районах, выбрать
тип климата и представительный пункт на территории России.
Далее были сформулированы основные методические положения для
проведения УСКИ ВГМ на сохраняемость, включающие перечень требова
ний к объекту испытаний, стендовому и технологическому оборудованию
климатических камер, к номенклатуре и методикам контроля оцениваемых
характеристик и показателей элементов, к назначению режимов и расчету
продолжительности отдельных видов испытаний.
Для нахождения значений энергетических параметров элементов усо
вершенствована методика определения параметров в части использования
при расчете данных натурного хранения объектов в различных климатиче
ских условиях и проведены специальные испытания с целью подтвержде
ния правомочности такого подхода. С использованием усовершенствован
ной методики рассчитаны значения энергетических параметров элементов
объектов, менее стойких к воздействию внешней среды. Полученная сово
купность значений исследована путем оценки времени имитированного
хранения при различных температурах испытаний, что позволило обосно
ванно выбрать значение обобщенного энергетического параметра для об
разцов ВГМ.
Вопрос выбора режимов испытаний предусматривает исследование зави
симостей скорости изменения свойств элементов от температуры и влажно
сти воздуха. Поэтому в ходе обоснования параметров воздуха для различных
видов испытаний, составляющих УСКИ для имитации хранения в условиях
умеренного климата, сформулированы основные требования и ограничения
к выбору режимов испытаний, позволяющих оценить сохраняемость объек
тов в любом климатическом районе.
Далее исследованы результаты действия в течение назначенного проме
жутка времени выбранных температурновлажностных сочетаний на пока
затели и характеристики элементов различных ВГМ и проведен сравни
тельный анализ изменений технического состояния машин, полученных
после УСКИ и натурного хранения. С этой целью в климатических камерах
ОАО «ВНИИтрансмаш» впервые в России были проведены ускоренные ис
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

217

пытания трех типов ВГМ в полной сборке, имитирующие хранение в усло
виях умеренного климата в течение 5...10 лет.
Результаты испытаний позволили выработать общие приемы обеспече
ния и поддержания заданных параметров воздуха в климатической камере,
определить особенности подготовки объектов к проведению отдельных ви
дов испытаний, разработать и апробировать практические рекомендации по
повышению уровня сохраняемости объектов при натурном хранении.
Основные результаты представленных в третьей части монографии тео
ретических и экспериментальных исследований использованы при разра
ботке отраслевого стандарта на проведение ускоренных стендовых клима
тических испытаний ВГМ на сохраняемость, при разработке методики про
ведения ускоренных испытаний по оценке сохраняемости серийных и
опытных огнестойких тканей, при оценке эффективности применения для
защиты от коррозии опытных консервационных материалов и в ряде дру
гих разработок.

218

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

Глава 15. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В УСЛОВИЯХ
ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ
ФАКТОРОВ

рактически все полимерные материалы обладают низ
кой стабильностью свойств во времени. Под воздействием тепла, света,
кислорода воздуха, механических нагрузок, ионизирующих излучений и
других факторов полимерные материалы стареют — в них протекают про
цессы, сопровождающиеся изменениями химической и физической струк
тур. Под старением полимеров понимают совокупность физических и хи
мических превращений, происходящих при эксплуатации или хранении,
которые приводят к потере ими комплекса полезных свойств [70]. Отмеча
ется [71], что при рассмотрении старения полимеров следует иметь в виду
многофакторность этого явления, которая состоит в том, что, помимо слож
ной системы превращений, происходящих в полимерной матрице под влия
нием ВВФ, в большинстве случаев не удается сформулировать простую
связь между физикохимическими превращениями и макроскопическими
свойствами полимерного материала. Это важно учитывать при прогнози
ровании сроков хранения и эксплуатации изделий, содержащих полимер
ные материалы.
Реальный полимерный материал — это сложная система, включающая
в себя в качестве главного компонента высокомолекулярное соединение и
разные добавки и примесипластификаторы, наполнители, стабилизаторы
и т. д., поэтому изучение старения сопряжено с исследованием широкого
круга проблем, стоящих перед химией и физикой радикальных, ионных и
молекулярных превращений в многокомпонентных системах. Обычно при
старении протекают процессы двух типов: деструкция (разрыв химиче
ских связей в основной цепи макромолекул) и сшивание макромолекул.
Для понимания процессов старения необходимо сначала рассмотреть об
щую классификацию полимеров и полимерных композиций, используе
мых в качестве комплектующих в образцах ВГМ.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

219

15.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
И ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Основными классами полимеров являются аморфные гиб
косцепные полимеры сетчатой структуры, эксплуатирующиеся в высокоэла
стическом состоянии, аморфнокристаллические гибкие полимеры с линей
ными и разветвленными макромолекулами, аморфные или аморфнокристал
лические полимеры с повышенной жесткостью линейных или разветвленных
макромолекул и аморфные стеклообразные густосетчатые или жесткосцеп
ные полимеры [72]. Смеси и сплавы полимеров образуют гомогенные или
гетерогенные композиции; полимерполимерные композиции создаются
путем добавок совместимых компонентовмодификаторов (пластификато
ры, антистатики, антипирены, смазки и т. д.). Немодифицированные и мо
дифицированные полимеры и полимерполимерные композиции использу
ют для получения пластических масс (пластики), резины (эластики), клеев
и герметиков, защитных покрытий, пленок и волокон.
Полимерные материалы, используемые в производстве изделий промыш
ленного назначения, называют конструкционными пластиками — ненапол
ненными термо и реактопластами, наполненными и армированными пла
стиками, пенопластами. Традиционно все эти материалы относятся к пласт
массам, хотя часто из них выделяют группу композитов.
В широком смысле к композиционным материалам относят многокомпо
нентные двух или многофазные материалы, свойства которых отличаются
от свойств исходных компонентов. Такое определение позволяет отнести к
полимерным композитам все многокомпонентные гетерофазные (разнофаз
ные) полимерные системы, в том числе полимерполимерные композиции,
наполненные армированные и ячеистые полимерные материалы.
В более узком понимании к полимерным композитам относят материа
лы, наполненные твердыми, в первую очередь усиливающими или армирую
щими наполнителями.
Таким образом, полимерная система, содержащая различные добавки,
представляет собой композицию. Если одна или несколько добавок нерас
творимы в исходном полимере, образуется гетерофазная система, которую
называют композиционным материалом.
В основу классификации полимерных материалов конструкционного на
значения положено деление их на ненаполненные и наполненные материалы,
причем полимерные композиты являются одним из видов наполненных пла
стиков. Все ненаполненные материалы служат матрицей наполненных.
К ненаполненным пластикам применим термин «пластические массы».
К их основным классам относят термопласты и реактопласты. Термопла
сты, в свою очередь, подразделяют на немодифицированные и модифициро
ванные (стабилизированные, пластифицированные и ориентированные) тер
мопластические полимеры. Ненаполненные реактопласты подразделяют по
основным типам реакционноспособных олигомеров, различающихся струк
турой цепей, природой, количеством и распределением по цепи функцио
нальных групп, на соответствующие отверждающие композиции и их смеси
220

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

друг с другом или с полимерами (олигомеры по размеру молекул занимают
область между мономолекулами и макромолекулами высокомолекулярных
соединений).
В основе классификации наполненных пластиков обычно лежат природа
полимерной массы (связующего), природа и назначение твердого наполните
ля, форма его частиц и их распределение в полимерной фазе. По природе
полимерной матрицы классификация наполненных пластиков аналогична
классификации ненаполненных. В зависимости от наполнителя различают
пластики с минеральными наполнителями (асбо, стекло, угле, карбо, гра
фито, боропластики), с органическими наполнителями (органопласты), с
металлическими наполнителями (металлопласты) или с разными типами
наполнителей (гибридные пластики).
По основному назначению наполнителя выделяют пластики с инертны
ми наполнителями и усиливающими армирующими наполнителями. Важ
ной основой для классификации наполненных пластиков является форма
частиц твердого наполнителя и характер их распределения в полимерной
матрице.
Основными типами наполненных пластиков являются полимеры или по
лимерполимерные композиции с дисперсными (порошкообразными) инерт
ными и усиливающими наполнителями и с волокнистыми или ленточными
армирующими наполнителями. Пластики на основе дисперсных наполните
лей и коротких волокон или их комбинаций способны переходить в вязкоте
кучее состояние, что позволяет называть их наполненными пластмассами.
Из них можно выделить пресскомпозиции, компаунды и наполненные тер
мопласты. Пластики на основе волокнистых или ленточных армирующих
наполнителей часто называют полимерными композитами. Основными ти
пами этих материалов являются ленточные или волокнистые композиты
однонаправленные или с различной ориентацией непрерывного наполните
ля по слоям, слоистые пластики (текстолиты, композиты на основе бумаги)
и объемноармированные пластики на основе объемных тканей.
Особым и важным классом пластмасс являются ячеистые пластики или
пенопласты. Структура и свойства пенопластов определяются не природой
газового наполнителя, а размерами и формой ячеек (пор), их количеством
(кажущейся плотностью материала) и характером (открытые или закры
тые), зависящими от способа и условий вспенивания полимерной фазы и
фиксирования структуры пены. В основе классификации пенопластов ле
жат природа полимерной фазы (термопластичной или отверждающейся),
способ вспенивания, структура и свойства пены.

15.2. СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ
СТАРЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ
Полимеры — самостоятельный класс материалов, особенно
сти которых выражаются целым набором физикомеханических свойств:
разнообразием релаксационных процессов (релаксация — процесс восста
новления во времени равновесного состояния), широким набором времени
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

221

релаксации, резкой температурновременной зависимостью деформацион
ных и прочностных свойств, необратимым изменением этих свойств при
старении, наличием кристаллических и трех аморфных состояний (стекло
образное, высокоэластичное и вязкотекучее), способностью к механическо
му стеклованию, полидисперсностью молекулярной массы, гетерогенностью
структуры и т. д. [73].
Наибольший интерес представляют свойства механической релаксации
и разрушения, поскольку знание этих свойств необходимо как для получе
ния конкретных расчетных параметров и оценки несущей способности кон
струкции, так и для изучения молекулярной и надмолекулярной структуры
полимеров при воздействии различных технологических и эксплуатацион
ных факторов. Разнообразие релаксационных явлений обусловлено в пер
вую очередь особенностями молекулярной и надмолекулярной структуры
полимерных веществ, поэтому при описании этих свойств следует коснуться
особенностей строения полимеров.
В реальном полимере имеется набор молекул самых разнообразных раз
меров. Для высокомолекулярных соединений пользуются понятием «мак
ромолекула» — молекула полимера [74]. Способ объединения простейших
элементов структуры в макромолекуле состоит в повторении одной и той же
структурной единицы или чередовании в достаточной мере различающихся
структурных единиц. Простейшей наглядной моделью линейной макромо
лекулы является ожерелье из одинаковых (гомополимер) или различных
(сополимер) бусин. Эти бусины изображают простейшие элементы структу
ры, именуемые мономерными или повторяющимися звеньями. Если в реак
ции полимеризации участвует не один, а два и более видов мономерных
молекул, полученные в результате продукты называются сополимерами.
Синтезируя разные сополимеры, можно получать гамму свойств полимер
ных материалов. Например, при сополимеризации полярного мономера с
неполярным получают полимеры, не набухающие в маслах и моторных топ
ливах (маслобензостойкость). Примером такого сочетания свойств является
сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты, обладающий каучуко
способными свойствами и стойкостью к действию масел. Введение несколь
ких процентов бутадиена в макромолекулу полистирола повышает его эла
стичность, а несколько процентов изопрена в молекуле полиизобутилена
облегчает создание поперечных связей между макромолекулами.
Расположение мономерных группировок разного состава в макромоле
куле сополимера хаотично. В отличие от таких нерегулярных статистиче
ских сополимеров, в промышленности появились регулярные чередующие
ся сополимеры с повышенными эксплуатационными свойствами в сравне
нии со статистическими полимерами. При последовательном соединении
сравнительно больших отрезков (блоков) разных макромолекул получают
так называемые блоксополимеры, сочетающие в себе свойства как того, так
и другого компонента. Примером таких соединений являются термопласты,
являющиеся чаще всего блоксополимерами стирола и бутадиена, имеющие
большую молекулярную массу и при ассоциации друг с другом образующие
микрообъемы стеклообразного полистирола, с которыми химически связан
222

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

окружающий их эластомер — полибу
тадиен, обладающие свойствами вул
канизита.
По сочетанию свойств отдельных
компонентов близко к блоксополи
мерам стоят так называемые приви
тые полимеры, получаемые в резуль
тате соединения отрезков макромоле
кул одного типа к макромолекулам
другого типа. В результате такого со
единения полимеры приобретают свой
ства ударопрочности. Рассмотренные
способы соединения разных мономер
Рис. 15.1
ных группировок в макромолекулах
Способы соединения различных
представлены схематично на рисун
мономерных группировок в
макромолекулах сополимеров:
ке 15.1 [75].
а — регулярный (чередующийся) сополимер;
Каждой макромолекуле присущ
б — нерегулярный (статистический) сополи
определенный порядок в расположе
мер; в — блоксополимер; г — привитый со
полимер.
нии атомов. Пространственное распо
ложение атомов в молекуле, которое
не меняется в результате теплового движения, определяет ее конфигура
цию. Различные конфигурации могут быть обусловлены разным способом
соединения мономерных звеньев в макромолекуле, разветвленностью, сопо
лимеризацией и изомерией — существованием веществ, одинаковых по со
ставу и молекулярной массе, но различающихся по строению или располо
жению атомов в пространстве и, вследствие этого, по физикохимическим
свойствам. Примеры разветвленных макромолекул представлены на схемах
таблицы 15.1 [74].
123456789 3

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

5264874 3 7 526 786

6 786

123454634789

2868

12
4789
868 2

123486 786

2
2

66 6 83 82

2
58 8

82
2

8445

1
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

223

Разветвления могут быть самой различ
ной длины. Они считаются короткими, если
состоят из нескольких атомов в одной цепи, и
длинными, если размеры соизмеримы с дли
ной основной макромолекулы.
Свойства, связанные с большими дефор
мациями (полиэтилен), такими как относи
тельное удлинение при разрыве и разрушаю
щее напряжение, сильно зависят от длинных
Рис. 15.2
цепей. Способность макромолекул к взаим
Кривые молекулярномассового
ной плотной упаковке определяется присут
распределения в полимерах с
узким (1) и широким (2)
ствием большого количества коротких вет
распределением по
вей. Если разветвленность молекулы стано
молекулярным массам
вится слишком большой, суммарная длина
разветвлений может превышать длину основной цепи, при этом макромоле
кула становится громоздкой и теряет ряд свойств, присущих линейным мак
ромолекулам (гибкость и т. д.).
Благодаря большой молекулярной массе и гигантским размерам поли
мерных молекул достаточно возникновения сравнительно небольшого чис
ла химических связей между ними, чтобы образовалась единая пространст
венная структура (фенолформальдегидные смолы, резина и др.). Одной из
характерных особенностей пространственно структурированных полимеров
является их полная нерастворимость в любой органической жидкости [75].
Непосредственное влияние на механические свойства полимеров, кроме
рассмотренных выше сополимеризации и конфигурации, оказывают моле
кулярная масса и молекулярное распределение.
Пока молекулярная масса относительно мала, все физические и химиче
ские свойства молекул быстро изменяются с увеличением макромолекулы.
Однако по достижении некоторого предела дальнейшее увеличение макро
молекулы перестает существенным образом отражаться на этих свойствах.
Молекулярное распределение отражает массовую долю каждой фракции
от первоначально взятой массы полимера. Чем острее кривая молекулярно
массового распределения, тем однороднее полимер (рис. 15.2).

15.3. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТАРЕНИЕ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
С течением времени свойства полимерных материалов изме
няются и ухудшается их работоспособность. Такие изменения происходят
как бы самопроизвольно, однако изза контакта материалов с окружающей
атмосферой, характеризующейся различным составом, переменными значе
ниями относительной влажности, температуры и интенсивности световой
радиации, требуется учет и этих факторов. Скорость и характер протекаю
щих изменений зависят от числа воздействующих на материал факторов и
интенсивности их воздействия. Изменения свойств полимерных материалов
могут быть обратимыми и необратимыми. Старением принято называть не
224

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

обратимое изменение полезных свойств, зависящее от химического состава
и строения макромолекул, молекулярной массы, молекулярномассового
распределения, состава примесей, т. е. от условий получения и очистки по
лимера [71].
Различные добавки, содержащиеся в полимере, в зависимости от их при
роды и количества и совместимости с полимером могут служить источником
возникновения дефектов в формирующемся изделии. Уже на стадии синтеза
полимера, создания на его основе композиций различного состава, формиру
ются определенные предпосылки, влияющие в дальнейшем на способность
полимерного материала подвергаться старению.
Поскольку хранение и эксплуатация полимерного материала осуществля
ются в различных условиях, характеризующихся тем или иным составом
атмосферы, определенной температурой, наличием солнечной радиации и
другими особенностями, наблюдаемое во времени изменение полезных свойств
также может быть обусловлено их влиянием.
Изменение эксплуатационных свойств полимерного материала обуслов
ливается как внутренними факторами, так и внешними, зависящими от
условий хранения и эксплуатации.
К внутренним относят структуру и состав полимера, молекулярную массу
и молекулярномассовое распределение, наличие внутренних дефектов, обу
словленных неравномерным распределением вводимых наполнителей и раз
личных добавок, внутренние напряжения. Роль внутренних факторов при
последующем хранении или эксплуатации может быть минимизирована при
соблюдении требований на стадии переработки полимеров. Сами по себе внут
ренние факторы привести к изменению эксплуатационных свойств не могут.
Старение, как правило, развивается в результате взаимодействия полимера с
окружающей средой или внешними воздействующими факторами.
Более существенное влияние на старение полимеров оказывают внешние
факторы: температура и влажность воздуха, световая и проникающая ра
диация, кислород, агрессивные примеси, содержащиеся в воздухе (SO2, NO2
и др.), механические и электрические нагрузки. Из перечисленных факто
ров можно выделить агенты, непосредственно реагирующие с полимерным
материалом и активаторы. Существенной для старения полимерного мате
риала является продолжительность действия того или иного внешнего
фактора.
Наиболее распространенным и практически важным активатором, спо
собствующим старению полимеров, является температура окружающей сре
ды, которая может оставаться длительное время постоянной либо изменяться
в широких пределах. Постоянство температуры в течение продолжительного
времени характерно для отапливаемых хранилищ. Переменные температуры
характерны для неотапливаемых помещений и хранения под навесом. При
эксплуатации вероятность воздействия повышенных и пониженных темпе
ратур увеличивается, причем в этом случае возможно также длительное
действие постоянной или переменной температуры. Переменная температу
ра может изменяться с известной периодичностью и стохастично. Темпера
туру следует рассматривать не только как активатор процесса старения
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

225

Рис. 15.3

Зависимость предела
прочности полимеров
и резины при
растяжении от
температуры:
1 — оргстекло СТ1; 2 —
текстолит; 3 — поликарбо
нат; 4 — фторопласт 40П;
5 — резина СКН18.

Рис. 15.4

Зависимость модуля
упругости полимеров и
резины от
температуры:
1 — оргстекло СТ1; 2 —
поликарбонат; 3 — фто
ропласт 40 П; 4 — резина
СКН18.

полимеров — в отдельных случаях она может рассматриваться и как агент,
непосредственно вызывающий старение. Выступая в качестве агента старе
ния, температура способствует развитию так называемого физического ста
рения.
На рисунках 15.3–15.5 показаны зависимости изменения свойств раз
личных полимерных материалов от температуры. Из рисунков видно, что
под действием высоких температур уменьшается модуль упругости, резко
снижается прочность этих материалов. Низкие температуры вызывают у
них ухудшение эластичных свойств (охрупчивание).
Переходы температуры через 273 К (0°С) в весеннее и осеннее время года
приводят к сорбции и десорбции конденсированной из воздуха влаги в рези
нах и других полимерных материалах, к ее замораживанию и разморажива
нию. При этом за счет увеличения объема поглощенной воды в процессе
замораживания происходит разрастание макро и микропустот в материа
лах, способствующих появлению критических трещин и хрупкому разруше
нию изделий под действием определенных нагрузок.
Совместно с температурой на стабильность свойств резины и полимер
ных материалов при хранении влияет содержащаяся в воздухе влага. При
большом содержании влаги в воздухе (относительная влажность более 90%)
она проникает внутрь материалов, что приводит к обводнению и изменению
226

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

размеров РТИ, снижению электрического сопротивления полимерных изо
ляционных материалов.
Скорость насыщения влагой и, следовательно, изменение свойств мате
риалов зависят от температуры окружающего воздуха. Как видно из рисун
ка 15.6 [76], скорость изменения удельного объемного сопротивления гети
накса увеличивается при повышении температуры.
Низкая относительная влажность воздуха (менее 50%) вызывает высы
хание материалов, их коробление, что также влияет на изменение размеров
РТИ и свойств полимерных изоляционных покрытий. Снижение содержа
ния влаги в изоляционных покрытиях обмоток электрических машин, элек
тропроводов и т. д. повышает их сопротивление изоляции. В то же время
усыхание изоляции приводит к образованию в ней сети глубоких трещин с
последующим выкрашиванием и разрушением.
Влажность, как и температура, может играть роль как агента, так и акти
ватора старения. Действуя как агент старения, влага вступает в химическое
взаимодействие с полимером, следствием которого является гидролитическое
расщепление макроэлемента и связанное с ним изменение свойств изделия.

Рис. 15.5

Зависимость относительного удлинения при разрыве от температуры:
1 — текстолит; 2 — гетинакс; 3 — фторопласт 40 П; 4 — резина СКД.

Рис. 15.6

Изменение удельного объемного сопротивления гетинакса марки В
в зависимости от длительности увлажнения при относительной
влажности воздуха 70...98% и различных температурах:
_____

— 380 К; – ´ – — 323 К; –°– — 343 К.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

227

Однако действие влаги проявляется не только в химическом взаимодейст
вии с полимером. Она может выступать в качестве агента, действие которого
аналогично пластификатору. В этом случае влага способствует процессам
изменения вторичной структуры, релаксации внутренних напряжений. Осо
бенно значительные изменения свойств полимеров под действием влаги про
исходят при перепадах температуры от плюсовых к минусовым значениям.
Агентами, эффективно взаимодействующими с полимерами, являются:
кислород воздуха; пары воды, серной, соляной, азотной и других кислот, а
также сероводорода и аммиака; оксиды азота и серы; озон и другие примеси,
содержащиеся в промышленных газах. К наиболее распространенным и прак
тически важным агентам, действие которых надо учитывать, относятся пары
воды, кислород и озон. Другие агенты, способствующие старению пласт
масс, менее распространены, концентрация их в обычной атмосфере сравни
тельно мала. Влияние агрессивных газообразных примесей, частиц сажи и
пыли на старение полимерных материалов изучено недостаточно полно, тем
не менее пренебрегать им не следует.
Другим распространенным активатором старения является солнечная
радиация (световое излучение) и, особенно, ее УФчасть. Характерными при
знаками старения от воздействия солнечной радиации являются изменение
окраски, блеска, появление сетки мелких трещин на поверхности деталей.
При этом изменения механических свойств обычно невелики и проявляются
в заметной степени только для тонкостенных РТИ. Невысокая проникаю
щая способность солнечной радиации приводит к тому, что активирован
ные химические реакции (фотолиз, фотоокисление) развиваются особенно
интенсивно в тонких приповерхностных слоях. Агентами, взаимодейст
вующими в этом случае с полимером, являются кислород воздуха, примеси
промышленных (выхлопных) газов, а также примеси, содержащиеся в са
мом полимере. Действие солнечной радиации наиболее опасно при хране
нии изделий в полевых условиях без зачехления или навесов. При хране
нии под навесом радиация менее опасна, так как действие ее УФспектра
значительно ослабляется. При эксплуатации изделий на открытом воздухе
действие света может оказаться решающим фактором. Это влияние обу
словлено тем, что высокая энергия УФспектра солнечной радиации способ
на разрушить практически любые встречающиеся в полимерных материа
лах связи. Так, в зависимости от вида связи их энергия колеблется в преде
лах 300...1000 кДж/моль, а энергия фотонов УФизлучения в зависимости
от длины их волн (400...100 нм) составляет от 300 до 1200 кДж/моль.
Эффективным активатором старения является также проникающая ра
диация, которая в отличие от световой способна инициировать превращения
в объеме полимера.
К внешним активаторам процессов, приводящих к старению, следует
также отнести механические и электрические нагрузки.
Под действием рассмотренных активаторов и агентов старения полимер
ный материал претерпевает различные превращения, обусловленные проте
канием химических и физических процессов. Возможны также превраще
ния, в основе которых лежат смешанные процессы.
228

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Химические превращения протекают в результате взаимодействия поли
мерного материала с кислородом, водой, различными химическими соедине
ниями. На них могут оказывать влияние примеси в материале. Большинство
химических превращений инициируется внешними факторами — температу
рой, световой и проникающей радиацией; механические и электрические воз
действия способствуют ускорению химических процессов. Химические пре
вращения могут происходить как на межмолекулярном, так и на внутримоле
кулярном уровнях. Отмечают три основные стадии химических превращений:
инициирование, развитие и гибель активных центров.
При хранении или эксплуатации изделий в случае преобладающей роли
химических процессов их развитие начинается с поверхности. Этим объясняет
ся различие в скорости старения относительно тонких и толстых образцов. Ско
рость деструкции тонких образцов зависит не только от кинетических факто
ров, но и от диффузии реагирующего компонента (агента, вызывающего старе
ние) в полимерный материал. В случае толстых образцов влияние тонкого
поверхностного слоя сопровождается образованием поверхностных дефектов —
суб, микро и макротрещин и новых поверхностей. Появление трещин на по
верхности приводит к изменению работоспособности полимерного материала.
Температура, как уже отмечалось, может играть роль не только актива
тора, но и агента процесса старения. В этом случае могут протекать и физи
ческие процессы, так как некоторые полимеры после переработки в изделие
могут находиться в метастабильном (неуравновешенном, возбужденном) со
стоянии. Наиболее ярко это проявляется в застеклованных аморфных поли
мерах. Свойства таких полимеров при хранении постоянно теряются, при
чем скорость изменения свойств зависит только от температуры, которая в
данном случае является агентом старения. Температурную область, в кото
рой происходят такие превращения, называют областью старения. Она свя
зана с температурой стеклования и температурами других фазовых перехо
дов, характерных для данного полимера. В такой температурной области
реализуются физические процессы, в результате которых изменяются кон
фигурация и так называемая конформация (пространственный разворот от
дельных участков макроцепей относительно их «станового хребта») макро
молекул полимера. Фактор времени при этом имеет важное значение.
К числу внешних факторов, активизирующих физический процесс ста
рения, относится механическая нагрузка (как статическая, так и динамиче
ская). Склонность полимеров, находящихся в застеклованном состоянии, к
самопроизвольному изменению физических свойств с течением времени про
является при приложении механической энергии. При температурах ниже
температур стеклования скорости механически активированных процессов
старения значительно выше скоростей самопроизвольного старения. Влия
ние механической нагрузки на физический процесс старения сводится в
основном к ускорению релаксационных процессов в стеклообразных поли
мерах при температурах ниже температур стеклования.
Механические и электрические нагрузки могут также ускорять химиче
ские превращения, происходящие под действием кислорода, воды и других
агентов старения.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

229

Наряду с внешними факторами протеканию физических процессов мо
гут способствовать также внутренние превращения, происходящие изза
миграции пластификаторов и других добавок, релаксации внутренних на
пряжений и т. д.
В условиях хранения и эксплуатации изделий трудно разделить вклад
химических и физических процессов в изменение состояния полимеров. Эти
процессы происходят одновременно, что позволяет считать наиболее вероят
ной причиной старения смешанные физикохимические процессы.
Изделия в условиях эксплуатации и хранения на отдельных площадках
подвергаются, кроме перечисленных факторов, действию осадков. Установ
лено, что капли дождя способны вызывать локальные изменения поверхно
сти изделия, совокупность которых проявляется в ее эрозии. При этом при
ходится принимать в расчет даже угол падения капель.
Таким образом, рассмотрение факторов, способствующих старению поли
мерных материалов, показывает сложность процессов и многообразие причин,
приводящих к изменению эксплуатационных свойств изделий. Взаимосвязь
действующих факторов, их сочетание затрудняют интерпретацию результа
тов, получаемых при исследованиях старения полимеров в реальных условиях
какойлибо климатической зоны. Часто трудно выделить один или несколько
факторов из всей их совокупности, что особенно важно для правильного выбо
ра условий искусственных испытаний. Тем не менее анализ накопленных экс
периментальных данных позволяет выделить наиболее агрессивные виды внеш
них воздействий — это температура и влажность окружающей среды, а также
световая радиация. Выделение этих факторов в качестве основных определяет
развитие методов стендовых искусственных испытаний.

15.4. СТОЙКОСТЬ ЭЛАСТОМЕРОВ В УСЛОВИЯХ
ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ
Не для всех изделий можно установить, какие факторы при
водят к потере ими работоспособности и какие характеристики эластомеров
с этим связаны, так как последние определяются на свободных образцах, а
эксплуатируются они в составе конструкций. Поэтому даже в условиях ис
пытаний, близких к эксплуатационным, эти характеристики не могут быть
перенесены на соответствующие изделия — влияют масштабный фактор,
наличие концентраторов напряжений, наличие и размеры поверхностей
контакта с металлом, тканью и т. д. Что более существенно, в большинстве
изделий эластомеры используются в сочетании с металлом, кордом, тканью,
которые ограничивают деформацию эластомеров. Вследствие этого дефор
мирование эластомера, привулканизированного, например, к металлу, со
провождается меньшим изменением его физической структуры по сравне
нию со свободным эластомером и в нем затруднено развитие процессов ори
ентации и кристаллизации. Наличие контакта с металлом также замедляет
и процесс старения эластомеров.
При оценке стойкости необходимо обеспечить одновременное действие
нескольких факторов внешней среды на материал, так как в случае их по
230

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

следовательного действия получаются неадекватные результаты [77]. Важ
ным фактором, сопутствующим действию на материал окружающей среды,
является механическое напряжение, которое может коренным образом из
менять скорость и характер превращений в материале под действием агрес
сивной среды, температуры или излучения.
Механические напряжения в элементах конструкций, содержащих по
лимерные материалы, могут возникать при статическом и динамическом
нагружении. Наиболее часты случаи, когда динамическая (вибрационная)
нагрузка развивается на фоне статической. Это происходит как при движе
нии машины в условиях эксплуатации, так и на стоянке при работающем
двигателе. Известно [1], что уровень вибронагруженности оборудования и
приборов ВГМ, отражающий величину и характер динамического нагруже
ния эластомеров, весьма высокий. Частотный состав вибраций для несущих
элементов конструкций машин охватывает диапазон от единиц до несколь
ких сотен герц, для узлов моторнотрансмиссионных установок с дизельным
двигателем до 1000 Гц, а с газотурбинным двигателем — до 2500...3000 Гц.
Упругие элементы ходовой части, содержащие эластомеры (наружная и внут
ренняя амортизация опорных катков, поддерживающих роликов, гофры,
уплотнительные устройства и т. д.), испытывают знакопеременную нагруз
ку, обусловленную звенчатостью гусеничного обвода (шаговая и кратная
ей частоты в диапазоне от единиц до 300...400 Гц). Подвеска приборов с
помощью амортизаторов типа АП, АПН, АН, АТР и других типов, содер
жащих резиновые упругие элементы, способствует тому, что при работе
происходит значительная раскачка приборов на собственных частотах в спек
тре 10...150 Гц и на фоне статической нагрузки эластомеры нагружаются ди
намической составляющей. Аналогичные явления наблюдаются также на ре
зонансных частотах колебаний монтажных плат приборов.
Таким образом, оценивая стойкость пластмасс к действию рассмотрен
ных климатических воздействующих факторов (температура, влажность,
наличие агрессивных сред и т. д.), необходимо учитывать и механические
факторы (статическое и динамическое нагружение), которые могут способ
ствовать ускорению процессов старения.
Рассмотрим влияние динамического нагружения при так называемом
явлении виброползучести (динамической ползучести) эластомеров [78]. При
этом имеется в виду развитие дополнительных неупругих деформаций, воз
никающих в том случае, когда на постоянное среднее (статическое) напря
жение накладывается периодическая переменная нагрузка. Однако наложе
ние циклических напряжений на постоянные нагрузки не всегда вызывает в
материале ускорение ползучести. Обычно это происходит на низких часто
тах динамического нагружения. С повышением частоты и длительности на
гружения процесс ползучести начинает сопровождаться рекристаллизаци
ей и фазовыми превращениями; в материале нарушается изотермический
режим деформирования; резко ускоряются релаксационные процессы и по
является ряд дополнительных факторов, связанных со структурными изме
нениями в материале [73, 79]. В этом случае ползучесть возрастает по срав
нению с деформациями при постоянном напряжении, равном среднему или
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

231

Рис. 15.7

Схема эффекта вибрации для полимерных материалов:
а — по данным [78]; б — по данным [70].

даже максимальному по циклу, как показано на рисунке 15.7: образцы рези
ны, подвергнутые одноосному сжимающему напряжению, при наступлении
квазиравновесного состояния деформирования (сплошные кривые) в темпе
ратурной области перехода от высокоэластичного состояния к стеклообраз
ному, где релаксационные процессы выражены наиболее ярко, при прило
жении к ним вибрационной нагрузки (t1) испытывают дополнительную де
формацию e до нового квазиравновесного состояния, но с более низким
модулем упругости (пунктирные кривые). Специально поставленные опыты
показали, что этот эффект не связан с гистерезисным нагревом резины. Это
было подтверждено и на других образцах из различных классов полимеров
(полиэтилены, полипропилены, полиакрилаты, ароматические полимеры
и др.), а также отмечена роль частоты накладываемых динамических нагру
зок на ускорение релаксации напряжений [80].

15.5. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТОДИКЕ
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО СТАРЕНИЯ
И КЛИМАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Для конструкционных полимерных материалов проблема ухуд
шения свойств в результате воздействия различных климатических факторов и
теплового старения является наиболее острой. Под термином «старение поли
мерных материалов» подразумевают совокупность необратимых процессов де
струкции или структурирования (сшивания) макромолекул, сопровождающихся
изменением молекулярной, надмолекулярной и фазовой структуры полимера.
Под термином «климатическая устойчивость полимерных материалов» подра
зумевают способность полимеров сопротивляться необратимым процессам ста
рения, протекающим под влиянием разнообразных климатических факторов
среды. В более узком смысле старение относят к разновидности статической
усталости, наблюдаемой в отсутствие механической нагрузки [81].
При анализе экспериментальных данных по тепловому старению вводят
условный коэффициент сохранения:
Kt = Xt / Xo,
232

(15.1)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

где Хо и Хt — выбранные эксплуатационные характеристики материала до и
после экспозиции.
Другим количественным показателем может служить время, при кото
ром изменение рассматриваемой эксплуатационной характеристики в усло
виях конкретного климата достигает некоторого наперед заданного уровня.
Существует и ряд других подходов. Один их них может быть представлен
следующей схемой [73]:
а) выбирают такую характеристику материала Хi, которая наиболее чув
ствительна к изменению свойств материала при старении и является наибо
лее важной эксплуатационной характеристикой изделия;
б) в условиях ускоренных испытаний экспериментально определяют вре
мя tкр, в течение которого изменение DХi показателя достигает заданной
величины 1Xiкр ;
в) на основе физикохимических представлений подбирают вид зависи
мости
tкр 1 t(2Xiкр ) 1 fi (аk , Аk ),

(15.2)

где аk — величина рассматриваемого внешнего фактора (температура, влаж
ность, солнечная радиация и т. д.); Аk — коэффициенты, характеризующие
процессы старения (например, энергия активации процесса термоокисли
тельной деструкции, константы химических реакций и т. д.).
j
Используя экспериментальные значения tкр
, соответствующие совокупно
j
сти величин аk , определяют из (15.2) значения коэффициентов Аk; при этом
полагают, что механизмы старения при ускоренных испытаниях и эксплуата
ции идентичны. Тогда временной ресурс эксплуатации определяется как
экспл 1 f (а экспл А ).
tкр
i
k
k

(15.3)

Справедливость такого предположения может быть доказана только пу
экспл ,
тем сопоставления tкр
рассчитанного по формуле (15.3), с этой же величи
экспл .
ной, измеренной при длительном контрольном эксперименте в условиях акр
При использовании такого подхода применительно к тепловому старе
нию в условиях хранения, установлено, что в определенных интервалах из
менения температуры Т и времени наблюдения t скорость изменения вы
бранной эксплуатационной характеристики Хi подчиняется уравнению пер
вого порядка:
dXi (t)
1 kXi (t),
dt
или
X(t) = Xoе–kt,

(15.4)

где Хо — начальное значение выбранной характеристики материала.
Параметр K аппроксимируют уравнением типа уравнения Аррениуса [73]:
K = Kое–U/Rt,

(15.5)

где R — универсальная газовая постоянная; U — энергия активации
(ккал/моль).
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

233

Определив входящие в уравнения (15.4) и (15.5) параметры, вычисляют
срок хранения:
1
tхр 1
1 (ln Xo 2 ln Xкр ),
(15.6)
KТо
где KТо — скорость изменения характеристики Х при заданной температуре То.
Применяют также упрощенную модификацию описанной выше методики
для оценки гарантийного срока хранения в условиях теплового старения [82]:

t1 U 1 1 1 2
,
3
4
t2 R 57 T1 T2 68

(15.7)

где t1 и t2 — время сохранения свойств материала на определенном уровне в
случае теплового старения при температурах Т1 и Т2 соответственно.
Используемые в разных источниках виды уравнений, получаемых на
основе линейной термодинамики необратимых процессов, не могут отразить
многообразия взаимодействия и корреляции разных процессов, возникаю
щих при старении. В качестве паллиативного решения в [83] предложено
понятие эквивалентной температуры, логически обоснованное, если теку
щие значения температуры колеблются в небольших пределах и не имеют
значительных выбросов:
11
Uc 3 5 n 7ti
8 Uc 96 4
Тэкв 2 1
ln
exp 1
,
(15.8)
R
t
RTj
j 21 o
где n — число интервалов Dti со средней температурой Тj в рассматриваемом
отрезке времени tо; Uc — энергия активации, соответствующая текущему
значению с изменяющейся характеристики материала.
Усовершенствование методик прогнозирования теплового старения по
лимерных материалов в условиях их хранения и эксплуатации возможно на
основе использования прикладных методов статистики, теории случайных
процессов и теории выбросов с применением совершенных моделей, учиты
вающих многообразие механизмов старения и условий нагружения.
Количественным показателем климатической устойчивости или атмо
сферостойкости обычно служит условный коэффициент сохранения Kt, опре
деляемый соотношением (15.1). Изза разброса физикомеханических харак
теристик полимеров в процессе их старения выбор показателей, ответствен
ных за работоспособность изделий и достаточно чувствительных к старению,
затруднителен. Более объективную оценку климатической устойчивости
может дать показатель
a(t) = (Xt – Xk) / (Хо – Хk),

(15.9)

где Хо и Хt — значения выбранной характеристики (например, предельной
деформации eр) в начальный и текущий моменты времени; Хk приравнивает
ся к значению характеристики, после достижения которого наблюдается
деградация материала [73].
При таком подходе независимо от начального значения выбранного па
раметра критерий (15.9) имеет постоянное значение для каждого типа поли
мерного материала.
234

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

Глава 16. СТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ В ВОЕННЫХ
ГУСЕНИЧНЫХ МАШИНАХ

пыт хранения и эксплуатации ВГМ, а также их испытаний
в климатических камерах показывает, что к быстростареющим элементам
конструкций относятся резинотехнические изделия, изоляционные материа
лы кабельной продукции, краски и лакокрасочные покрытия, изделия радио
и электрооборудования, а также горючесмазочные материалы. Заметно так
же влияние коррозии металлов. Стойкость к внешним воздействующим фак
торам резинотехнических изделий рассмотрена в предыдущей главе: в вопро
сах старения этим изделиям принадлежит главенствующая роль.

16.1. СТОЙКОСТЬ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ И ОБОЛОЧЕК
КАБЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ
Для изготовления кабелей применяется большое число раз
личных изоляционных материалов. Основными из них являются пластиче
ские массы. Физикомеханические свойства пластмасс, применяемых в ра
диочастотных кабелях, представлены в таблице 16.1 [84].
Наиболее распространенным изоляционным материалом является поли
этилен. Он также используется при изготовлении кабельных оболочек. Ис
ходным материалом (мономером полиэтилена) является этилен, из которого
получается полиэтилен путем полимеризации при давлении (1...3)×102 МПа
и температуре 200°С. Катализатором служит кислород (~ 0,1%). Полиэти
лен может быть следующих видов: низкой плотности, высокой плотности,
вулканизирующийся или сшитый, пористый, полупроводящий и других
видов.
Полиэтилен низкой плотности получают при высоком давлении [85]. Это
термопластичный материал полупрозрачной структуры. Он обладает хоро
шими изоляционными свойствами, технологичен, влагостоек, механически
прочен и химически стоек по отношению к большинству агрессивных сред.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

235

1232456789

2 8 4282842 8 428 5
25
5 94 88
26
2
23786
8 2

5228

155

2345
56
5 2

56
45
56
5 2

18
18

8
8

9 4 8 !"
#5 !8

$8
8

8
8

& '3643(36478

)2*3643(36478

+ 8

,239323-36478
8 8#8

278 5 28
78

12345364789

/3 0#6478

43(364788 6"
6 '5186 *8

342 #"
5!8

4*27538356538
639 34 '25 8

7 824 #6!8
9 35 93647858
#643488:/98

556828* 82"
4 #6 28934 7858
#643488:/;8
> 43' 55!8
824 #6!89 3#"
536478*2!89264 518
432- 53(8 88

526

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

556
6

23522

556
6

8
8

+ 8

58
3 48

342 #"
5!8

23 3"
3!8

8
8

<=38
3 658

< =38
3 658

238

526
25

248

238

258
248

8
$8

238

8
8

< =38 < =38
3 658
3 658
%8

8
8

1
Полиэтилен низкой плотности является основным изоляционным материа
лом для радиочастотных кабелей, при этом фактически используется не
чистый полиэтилен, а его композиции, представляющие смесь нескольких
партий исходного полиэтилена — для выравнивания их свойств — с добав
кой стабилизаторов. Свойства таких композиций и система макрообразова
ния стандартизованы в ГОСТ 16336. Стабилизаторы повышают стойкость
полиэтилена к тепловому старению. Поскольку чистый полиэтилен доста
точно быстро стареет на свету и в нем появляются микротрещины, то для
защитных оболочек кабеля применяются композиции светостабилизирован
ного полиэтилена, содержащего мелкодисперсную сажу (2%), изза чего он
приобретает черный цвет. К числу недостатков полиэтилена низкой плотно
сти относятся горючесть и недостаточно высокая нагревостойкость.
По большинству характеристик полиэтилен высокой плотности анало
гичен полиэтилену низкой плотности, а по некоторым превосходит его:
нагревостойкость на 16% выше, временное сопротивление разрыву и удли
нению больше в 2 раза, а морозостойкость в 1,5...2 раза. Однако его исполь
236

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

зование ограничено изза нестабильности тангенса угла диэлектрических
потерь.
В тех случаях, когда требуются высокие электроизоляционные свойства,
влагостойкость и механическая прочность при температурах до 100...110°С,
применяют вулканизирующийся (сшитый) полиэтилен. За счет изменения
поперечных связей в макромолекулах сшитый полиэтилен приобретает но
вые свойства, важнейшим из которых является повышение нагревостойко
сти до 155°С (кратковременно до 200°С). Сшитый полиэтилен механически
более прочен; не образует трещин под воздействием растворителей и хими
ческих веществ; сохраняет свою форму при повышенных температурах; под
действием нагрузки деформируется только до определенной степени, после
чего дальнейшей текучести заметно не проявляет; при повышенных темпе
ратурах электрически прочен и стоек к растворителям и агрессивным сре
дам. Кроме того, сшитый полиэтилен самозатухает после прекращения дей
ствия открытого пламени.
Для получения воздушнопластмассовой изоляции кабелей используют
пористый полиэтилен. Плотность пористой полиэтиленовой изоляции сни
жается до 0,4...0,5, изза чего кабель становится более гибким, легким и
более дешевым. К его недостаткам относят пониженные влагостойкость и
механическую прочность.
Для экранирования антивибрационных кабелей используют полупрово
дящий полиэтилен, представляющий собой смесь полиэтилена, полиизобу
тилена и ацетиленовой сажи с добавкой стеариновой кислоты как пластифи
катора.
Наряду с полиэтиленом для оболочек кабелей с полиэтиленовой изоля
цией используют поливинилхлоридный пластикат (по ГОСТ 5960). При нор
мальных и повышенных температурах он обеспечивает большую гибкость
кабеля, чем полиэтилен. Такие оболочки выпускаются нескольких цветов,
что улучшает внешний вид кабеля, и являются негорючими. Однако в кабе
лях, предназначенных для эксплуатации при низких температурах, поли
винилхлоридный пластикат использовать не рекомендуется.
Фторопласты нашли широкое применение в кабельной продукции (в США
используют название тефлон, в Англии — флюон) в качестве оболочек и
изоляции: это фторопласт4, фторопласт4Д, фторопласт4МБ, пористый
фторопласт и др. [84]. Фторопласты отличаются уникальным сочетанием
свойств: высокой теплостойкостью и стойкостью к циклическому воздейст
вию температур, высокими электрическими характеристиками, стойкостью
к химическим воздействиям (табл. 16.2).
Фторопласт4 является одним из лучших высокочастотных изоляцион
ных материалов. Кабели с изоляцией из фторопласта4 могут длительно
работать при температурах до (200...250)°С и кратковременно до 300°С. Он
нерастворим в органических растворителях, маслах, щелочах и кислотах.
При пониженных температурах пластик становится более твердым, но даже
при температуре жидкого азота не становится хрупким. К недостаткам фто
ропласта4 следует отнести повышенную жесткость и токсичность (при по
вышенных температурах начинает выделять токсичные фторсодержащие
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

237

12345678972

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

3853 7278348375576728367
57672836

6356

6 36 6956 !69
72342567856919

36 6956 !69
72342567856919

9
$9!9"1'9

9
$9!91'9

"9
$9!91'9

1234256785694 6

919

1253 76 79$4 7259
36%945 945 &52 2'9(9
) * 4 &

29,69"9!9(9

1
летучие вещества). Фторопласт4 и фторопласт4 МБ являются перспектив
ными полимерами для изоляции сверхпроводящих кабелей. Пористый фто
ропласт применяется для изоляции нагревостойких радиочастотных кабе
лей, используемых в диапазоне температур от –60 до 250°С, и имеет хорошие
электрические свойства (тангенс угла потерь, диэлектрическую проницае
мость и другие свойства).
Для жаростойких кабелей в качестве изоляции применяют керамику.
Наиболее пригодным для этих целей оказывается стеатит, изготовляемый
на основе талька с добавками: глины и бетонита (для пластичности при
формовке деталей); окислов кальция, магния, цинка, бария (для повыше
ния электрических свойств); окиси и двуокиси алюминия (для повышения
термостойкости).
Перспективным электроизоляционным материалом является искусст
венный кварц. Изоляция кабелей может быть изготовлена из плавленого
кварца, сырьем которого является монокристаллический искусственный
кварц. Основными достоинствами кварца являются его высокие электроизо
ляционные свойства, стабильные во времени и в широком диапазоне темпе
ратур (см. табл. 16.1).
Кроме рассмотренных выше полимеров, в качестве материалов для изго
товления оболочек кабелей используются капрон, лавсан, прорезиненная
или полиамидная лента, кремнийорганическая резина, кремнийорганиче
ские лаки, стеклонити.
Для тонкостенных оболочек кабелей нормальной нагревостойкости при
меняются полиамидные смолы типа капрона (в виде трубки или обмотки
лентой). Оболочка из капрона обладает высокой механической прочностью и
хорошо защищает изоляцию от механических повреждений при температу
рах до 160°С. Для этих целей используют также оболочки в виде оплетки из
лавсана, их часто покрывают лаком.
В радиочастотных кабелях повышенной гибкости для защитных оболочек
используется резина, представляющая собой смесь каучука, вулканизирую
щих веществ, наполнителей, мягчителей и других веществ. При соответствую
щей термообработке эта смесь преобразуется из пластичного в эластичное со
стояние и приобретает повышенные электрические и механические свойства.
238

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Каучук может быть натуральным и синтетическим. Вулканизатором яв
ляется сера с ускорителями процесса вулканизации в виде альтакса, тиура
ма и др. Для предохранения резины от старения под действием кислорода и
солнечного света применяются противостарители, лучшим из которых яв
ляется неозон «Д». В качестве повышающих механическую прочность уси
лителей используются разные марки сажи.
Резина, используемая для оболочек кабелей, должна иметь запас проч
ности на растяжение и истирание. Эти качества после старения в термостате
при температуре 75°С в течение 95 ч не должны снижаться более чем на 15 и
40% соответственно.
Для защитных оболочек нагревостойких радиочастотных кабелей повы
шенной гибкости широко используются резиновые смеси на основе крем
нийорганического и фторсодержащего каучуков. Кремнийорганический (си
ликоновый) каучук является высокомолекулярным соединением, в основ
ной цепи которого содержатся атомы кремния и кислорода, что обеспечивает
его нагревостойкость до 250°С при хладостойкости до –80°С. Температура
хрупкости равна –110°С. Кремнийорганическая резина исключительно стой
ка к старению, способна выдерживать кратковременные тепловые удары до
300°С. К недостаткам следует отнести сравнительно низкие механические
характеристики и малую стойкость к действию агрессивных сред.
Под влиянием внешних воздействий происходит старение изоляцион
ных и защитных материалов, особенно при длительном воздействии повы
шенной температуры. При старении полиэтилена наблюдается его окисле
ние и рост аморфной фазы, увеличивает
ся концентрация кабронильных групп,
что вызывает рост тангенса угла диэлек
трических потерь.
Несколько иначе происходят процес
сы старения фторопластов. Значение тан
генса угла диэлектрических потерь (фторо
пласт4, тефлон 100Х) со временем умень
шается: при старении в этих сополимерах
протекают процессы окисления, деструк
ции и улетучивания низкомолекулярных
фракций.
Поливинилхлоридные пластикаты в
результате старения изменяют свои свой
ства, поэтому для количественной оцен
ки средних сроков службы кабелей, изго
товленных с их использованием, этот факт
должен быть учтен.
Для оценки степени старения исполь
Рис. 16.1
Степень линейного теплового
зуют коэффициент старения [86], опреде
расширения полимеров:
ляемый по относительному удлинению:
1 — полиэтилен; 2 — политетрафторэти
K = at / aо, где at и aо — относительное уд лен; 3 — фторопласт 4 МБ; 4 — полиамид;
5 — медь.
линение образца соответственно в началь
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

239

ный момент и после старения по прошествии заданного времени t. Срок служ
бы кабелей с пластмассовой изоляцией и оболочкой определяется формулой
tсл = 0,5а–1,

(16.1)

где а — скорость старения.
Представление о степени линейного теплового расширения полимеров,
используемых для изготовления кабельной продукции, можно получить из
графиков на рисунке 16.1.

16.2. ПОЛИМЕРНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Полимерные покрытия получаются после нанесения на по
верхность (подложку) растворенных в органических растворителях пленко
образующих веществ, прочно удерживаемых на поверхности силами адгезии.
Назначение покрытий — защита поверхности изделий от разрушающего дей
ствия атмосферных агентов, агрессивных сред, солнечного облучения и деко
ративная их отделка. Они не изменяют принципиально электрохимическую
природу процессов, происходящих на защищаемых поверхностях, а лишь
уменьшают их скорость, являясь диффузионным барьером, тормозящим дос
туп к ним агрессивных агентов и других внешних воздействий. Пленкообра
зование происходит после высыхания (удаления) растворителя. В качестве
пленкообразующих веществ используют растительные масла, алкидные и
эпоксидные смолы и их композиции с формальдегидными и фенолоальдегид
ными смолами. В качестве органических растворителей используют спирт,
уайтспирит, этилацетат, ксилон и другие растворители. В зависимости от
типа пленкообразователей различают масляные, битумные, алкидные, поли
уретановые, эпоксидные, кремнийорганические и другие лаки. Битумные,
кремнийорганические, масляные и эпоксидные лаки известны своими отлич
ными электроизоляционными свойствами. Часто лаки применяют как основу
для изготовления пигментированных лакокрасочных материалов (ЛКМ).
К общим свойствам ЛКМ относятся вязкость, растекаемость по поверх
ности, содержание сухого остатка, скорость высыхания, к важнейшим —
адгезия к подложке, твердость, прочность при изгибе и ударах, атмосферо
и светостойкость, влаго, масло, бензостойкость, электроизоляционные
свойства.
Рассмотрим физикохимические процессы пленкообразования, влияю
щие на старение. На первой стадии пленкообразования [87] происходит ис
парение органического растворителя со свободной поверхности жидкого слоя
лакокрасочного материала и возникновение в нем градиента концентрации,
что приводит к диффузии молекул растворителя из глубинных слоев к на
ружному. При этом раствор затвердевает и образуется поверхностный слой
вязкого тела, вследствие чего молекулы растворителя вынуждены дополни
тельно преодолевать сопротивление этого гелеобразного слоя, площадь ко
торого постоянно возрастает во времени.
На второй стадии пленкообразования происходит дальнейшее физиче
ское удаление из лакокрасочного покрытия (ЛКП) растворителя, остаточное
240

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

содержание которого составляет 5...10% от первоначального объема и моле
кулы которого достаточно прочно связаны с молекулами пленкообразовате
ля. Чем сложнее строение пленкообразующих веществ, в частности раз
ветвленность и длина молекулярной цепи, тем медленнее протекает эта
стадия и тем больше растворителя остается в покрытии. Считается, что в
ЛКП остается около 1% растворителя, в определенной степени влияющего
на эксплуатационные свойства и процессы старения покрытий. Формиро
вание пространственной сетки молекулярной структуры в результате хи
мических реакций пленкообразования приводит к увеличению сцепления
ЛКП с поверхностью изделия, возникновению в ЛКП внутренних напряже
ний, которые всегда направлены против сил адгезии и могут вызывать от
слаивание покрытия.
В процессе эксплуатации и хранения электрорадиоаппаратура подверга
ется вредному действию климатических факторов. Ее надежность и долго
вечность при этом обеспечиваются противокоррозионной и электроизоля
ционной защитой лакокрасочными покрытиями. Статистика отказов элек
трорадиоаппаратуры при эксплуатации показывает, что нестабильность
технических параметров, вызванная разрушением ЛКП в результате совме
стного действия температуры, влажности и других факторов, составляет
95...98% от общего числа отказов [87].
Особенно тяжелые условия при эксплуатации аппаратуры на открытом
воздухе создает повышенная влажность. Проникновение влаги к защищае
мым поверхностям вызывает коррозию материалов, снижение сопротивле
ния изоляции, возникновение диэлектрических потерь и т. д. Влагостой
кость аппаратуры является одним из основных показателей ее надежности и
срока службы, которая обязана качеству используемых ЛКМ.
Изменения, происходящие в ЛКМ в процессе старения на молекулярном
уровне, приводят к разрушению исходной структуры и образованию струк
тур нового типа [88]. Экспериментальные исследования, выполненные мето
дом оптической микроскопии, показывают следующее. Для эпоксидных
покрытий, сформированных на стеклянной подложке и подвергнутых ульт
рафиолетовому облучению, в исходных покрытиях до облучения в слоях,
граничащих с подложкой и с воздухом, преобладает структура глобулярного
(шариковидного) типа, и только на отдельных участках в поверхностных
слоях покрытий наблюдается фибриллярная (в виде тончайших волоконец)
структура. После 1,5 ч облучения происходит агрегация (объединение) гло
бул. Этот процесс при последующем облучении завершается образованием
надмолекулярных структур более крупного размера по сравнению с разме
ром структурных элементов, возникающих на начальной стадии облучения.
В некоторых случаях агрегация глобул под действием УФоблучения приво
дит к возникновению надмолекулярных образований более сложного строе
ния — игольчатого и ленточного типа. Тонкая структура покрытий до облу
чения состоит из различных в поперечнике структурных элементов разме
ром около 30...100 нм. Наряду с этим в поверхностных слоях покрытий,
граничащих с воздухом, обнаруживаются сложные образования от 0,1 до
0,3 мкм, распределенные неравномерно по поверхности покрытий. Тонкая
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

241

Рис. 16.2

Изменение структуры эпоксидных
покрытий на границе с воздухом
при УФоблучении:
а — исходная; б — через 1,5 ч; в — через
80 ч; г — через 300 ч.

Рис. 16.3

Структура эпоксидных покрытий
на границе с подложкой
УФоблучения:
а — исходная; б — через 1,5 ч; в — через
300 ч.

структура этих вторичных образований выявляется после их разрушения в
процессе УФоблучения. Механизм образования таких сложных структур
связан с ориентирующим влиянием подложки и широким молекулярно
массовым распределением (рис. 16.2) в пленкообразующих системах, ко
гда молекулы с большой молекулярной массой образуют ассоциаты (соче
тания), являющиеся центрами структурообразования. Формирование слож
ных структур в процессе отверждения покрытий наблюдается только в
слоях, граничащих с воздухом, при определенной подвижности структур
ных элементов. Через 1,5 ч УФоблучения размер структурных элементов
возрастает в результате их агрегации.
Разрушение переходных слоев надмолекулярных образований, соеди
няющих их с полимерной матрицей, обнаруживается уже через 1,5 ч УФ
облучения и завершается через 5 ч, а через 80...90 ч облучения в результате
агрегации разных в поперечнике структурных элементов образуются более
сложные вторичные структуры сферической и ленточной формы и протека
ет процесс их разрушения до составных элементов глобулярного типа. Через
300 ч этот процесс становится преобладающим (рис. 16.2).
242

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Аналогичные закономерности наблюдаются также в слоях покрытий, гра
ничащих с подложкой, только при меньшей скорости их протекания. Сниже
ние этой скорости обусловлено меньшей подвижностью структурных элемен
тов, взаимодействующих с подложкой. Через 1,5 ч УФоблучения в слоях,
граничащих с подложкой, также наблюдается агрегация глобул с образовани
ем глобулярных структур более крупного размера (до 60 нм); последующая
агрегация через 80 ч облучения завершается образованием более сложных
структурных элементов. В отличие от слоев, граничащих с воздухом, на гра
нице «пленка — подложка» не образуются крупные надмолекулярные струк
туры. После 300 ч облучения наблюдается разрушение разных в поперечнике
структур до исходных структурных элементов глобулярного типа (рис. 16.3).
Структурные превращения в эпоксидных покрытиях представляют со
бой многостадийный процесс, характеризующийся изменением структуры и
свойств покрытий под действием УФоблучения. Начальная фаза этого про
цесса сопровождается небольшим уменьшением внутренних напряжений и
нарастанием теплофизических параметров (теплопроводность, температу
ропроводность) в результате разрушения эпоксидных групп и разрыва свя
зей между атомами углерода (увеличивается подвижность отдельных струк
турных элементов). Далее происходит нарастание внутренних напряжений
и снижение теплофизических параметров. Последняя стадия процесса ста
рения, завершающаяся деструкцией макромолекул и разрушением надмо
лекулярных структур, соответствует уменьшению внутренних напряжений
и нарастанию теплофизических параметров изза нарушения адгезионных
связей и разрушения структуры покрытий в целом.
Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что
между внутренними напряжениями и долговечностью существует экспонен
циальная зависимость. На ее характер не влияют химический состав плен
кообразующего материала, природа подложки, условия эксплуатации по
крытия, температура формирования материала покрытия и структурные
превращения, происходящие в процессе старения. Полученные закономер
ности используются для установления связи долговечности покрытий при
эксплуатации и в условиях ускоренного старения.

16.3. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ
ПРИБОРОВ ЭЛЕКТРОРАДИООБОРУДОВАНИЯ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Известно [76, 89], что надежность приборов электрорадио
оборудования и электронных систем (аппаратуры) в процессе эксплуатации
и хранения зависит от объективных и субъективных факторов.
К субъективным факторам относят влияние деятельности обслуживаю
щего персонала на надежность (по этой причине количество отказов аппара
туры составляет 20...30%).
К объективным относят факторы, которые подразделяют на внешние,
приводящие к отказам по независящим от аппаратуры причинам, и внутрен
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

243

Рис. 16.4

Структура объективных эксплуатационных факторов, действующих на системы

ние, приводящие к отказам по зависящим от аппаратуры и входящих в нее
комплектующих элементов причинам. На схеме рисунка 16.4 приведена
структура объективных эксплуатационных факторов. Рассмотрим их влия
ние на надежность аппаратуры при эксплуатации и хранении [90].
Нормальные климатические условия характеризуются температурой
20 ± 5°С, относительной влажностью воздуха 65 ± 15%, атмосферным давле
нием 96...104 кПа (720...780 мм рт. ст.) и отсутствием загрязнений воздуха.
Отклонение условий от нормальных приводит к изменению физических и
механических свойств материалов, из которых изготовлены элементы аппа
ратуры. Эти изменения вызывают отклонения параметров элементов от но
минальных значений и технических характеристик аппаратуры в целом.
Колебания температуры ускоряют процесс старения элементов, увеличивая
интенсивность их отказов.
При пониженной температуре происходят следующие изменения:
§ изменяются свойства всех диэлектриков, ухудшаются или улучшаются
отдельные электрические характеристики комплектующих элементов
(например, емкость электролитических конденсаторов при температуре
минус 40°С падает до нуля, емкость конденсаторов из металлизирован
ной бумаги при температуре минус 65°С уменьшается на 12...14%, а у
некоторых слюдяных конденсаторов возрастает на 60...300%);
§ изменяются характеристики механической прочности материалов (на
пример, сложные и волокнистые фенопластики, пластмасса на основе
эфиров целлюлозы снижают свою прочность на удар при одновременном
увеличении на 10...30% прочности на разрыв, изгиб и сжатие, а проч
ность на разрыв оргстекла увеличивается в два раза);
§ ухудшаются условия работы (вплоть до заклинивания) трущихся частей
устройств и механизмов за счет загустения смазки;
§ снижается качество пайки радиодеталей (вследствие того, что входящее
в состав припоя белое олово при температуре ниже минус 13°С превраща
ется в быстроразрушающееся серое).
244

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

При повышенной температуре происходят следующие изменения:
§ изменяются основные характеристики электроизолирующих материа
лов (диэлектрическая проницаемость, тангенс угла потерь, величина
пробивного напряжения, приложенного к диэлектрику и т. п.);
§ снижается износоустойчивость изоляции (при повышении температуры
изоляции из органического диэлектрика на 10...12°С вдвое увеличивает
ся степень теплового износа и соответственно в два раза сокращается
срок службы изоляции);
§ изменяются физические свойства металлов (увеличивается их сопротив
ление, изменяется магнитопоток магнитов, уменьшается упругость и
прочность);
§ увеличивается интенсивность отказов комплектующих элементов.
На рисунках 16.5–16.7 [89, 93] представлены зависимости интенсивно
сти отказов l для некоторых наиболее распространенных радиотехнических
элементов.
Кривые на рисунке 16.5 учитывают действующее на конденсатор рабочее
постоянное (или эффективное) напряжение в долях от номинального, а на

Рис. 16.5

Рис. 16.6

Зависимость интенсивности отказов от
температуры и коэффициента нагрузки
для керамических конденсаторов

Зависимость интенсивности отказов от
температуры и рассеиваемой мощности
для углеродистых резисторов

Рис. 16.7

Зависимость средней интенсивности отказов
электровакуумных приборов и полупроводниковых диодов
от температуры при номинальной электрической нагрузке

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

245

рисунке 16.6 — рассеиваемую резистором электрическую мощность. Как
видно из рисунка 16.7, полупроводниковые приборы также подвержены дей
ствию тепла и при увеличении температуры теряют свои свойства и могут
выходить из строя.
Влажность является одним из факторов, отрицательно действующих на
аппаратуру. Воздействие влаги на комплектующие элементы аппаратуры,
как правило, обратимо, но при прохождении через них тока это воздействие
становится необратимым.
При повышенной влажности воздуха происходят следующие изменения:
§ ускоряется коррозия материалов и сплавов, тем самым снижаются проч
ностные характеристики деталей и могут происходить нарушения кон
тактных соединений и обрывы проводников (при относительной влаж
ности 90...100% срок службы деталей, изготовленных из черных ме
таллов или имеющих в своем составе металлические элементы, снижается
в 2...2,5 раза, а деталей из алюминиевых сплавов в два раза);
§ снижаются электроизоляционные свойства некоторых пластмасс и со
противление изоляции кабелей (гетинакс, текстолит, целлюлоза и пресс
порошки при увлажнении набухают, а их удельное объемное сопротивле
ние уменьшается, растут диэлектрические потери);
§ ухудшаются адгезионные и объемные свойства некоторых смазок нефтя
ного происхождения;
§ ускоряется разрушение ЛКП и герметизация заливок;
§ увеличиваются потери в контурных катушках дросселей и трансформа
торов;
§ разрушается структура резисторов (увеличивается действительное зна
чение сопротивления и резко снижается их влагостойкость).
Пониженная влажность воздуха (менее 30%) ухудшает эластичность и
снижает прочность эмалевых и лакокрасочных покрытий. Она способствует
усыханию изоляционных материалов (лент, пленок) и ухудшению их меха
нических свойств.
Атмосферные осадки всех видов способствуют возрастанию влажности.
Обледенение воздействует на наружные блоки аппаратуры, приводя к ухуд
шению работы аппаратурных комплексов, а в ряде случаев — к ее механиче
скому разрушению.
Дождь и ветер замедляют процесс коррозии, а туман, испарения, таяние
загрязненного снега его ускоряют. Дождь очищает поверхность от загрязне
ния, а туман способствует осаждению грязи на поверхность металла.
Колебания атмосферного давления на поверхности Земли незначитель
ные, но в горных условиях эксплуатации техники атмосферное давление
отличается от нормального значительно.
Влияние пониженного атмосферного давления на надежность аппаратуры
может быть непосредственным и косвенным. При непосредственном влиянии
изменяются параметры комплектующих элементов. В частности, изменяется
емкость и допустимое рабочее напряжение конденсаторов с воздушным ди
электриком, уменьшается величина пробивного напряжения изоляторов, вол
новодов и между проводниками в монтаже (при изменении высоты от 1 до
246

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1,6 км величина пробивного напряжения уменьшается в четыре раза). На
высотах выше 2 км могут появляться тихие или скользящие искровые раз
ряды в негерметизированных высоковольтных установках, антеннофидер
ных устройствах и т. п. На значительных высотах есть опасность газовых
пробоев, влияющих на качество работы СВЧустройств и радиопередающих
антенн.
Косвенное влияние пониженного давления выражается в ухудшении ус
ловий теплоотвода работающей аппаратуры, в возможном ее перегреве и
увеличении вероятности отказов.
Воздействие солнечного излучения на аппаратуру определяется диапазо
ном электромагнитных волн (ультрафиолетовое излучение, видимый свет,
инфракрасное излучение), которые достигают ее поверхности.
Наибольшее действие видимого света проявляется в химическом разложе
нии некоторых пластмасс, каучука, органических красителей, пленок и тка
ней и изделий из них. При наличии видимого излучения солнца и электриче
ских разрядов из кислорода воздуха образуется озон, воздействие которого на
естественные и натуральные каучуки приводит к их разрушению. На поверх
ности натуральной резины при этом происходит коркообразование.
Влияние УФизлучения сводится в основном к количественным измене
ниям большинства органических материалов (пластики, каучук и т. д.), к
частичному химическому разложению полимеров, содержащих хлор (поли
хлорвинил, поливинилхлорид и др.), к изменению органической связки и
цвета некоторых термореактивных пластмасс, а также структуры поверхно
стного слоя материалов из древесины. УФизлучение является катализато
ром реакции окисления полиэтилена, полистирола и других полярных ди
электриков.
Инфракрасное излучение вызывает увеличение температуры материа
лов со всеми вытекающими последствиями. Надежность аппаратуры также
зависит от чистоты воздуха, в котором могут содержаться вредные примеси
(пыль, песок и т. п.).
Пыль, попадая внутрь корпусов аппаратуры, ухудшает работу смотро
вых и прицельных комплексов, приводит к изменению параметров ком
плектующих элементов (увеличивается емкость конденсаторов с воздуш
ным диэлектриком, снижается сопротивление изоляции монтажных плат,
появляется треск и шум в устройствах внутренней и внешней связи).
Опасными являются агрессивные химические газы (сернистый газ, хлор
и т. п.), воздействие которых сказывается на коррозии металлов и разруше
нии структуры многих полимеров. В зависимости от назначения и зоны уста
новки аппаратура может подвергаться механическим воздействиям в виде
вибрации, ударов и звукового давления. Воздействие вибрации и ударов
приводит к преждевременному износу элементов аппаратуры, к появлению
усталостных явлений и частичному или полному разрушению (обрыв эле
ментов, проводов в местах пайки, нарушению герметичности и первоначаль
ной настройки аппаратуры и повреждению или обрыву электродов в элек
тровакуумных устройствах, росту виброшумов, ложному срабатыванию реле
и контакторов и т. д.).
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

247

Аппаратура, работающая вблизи силовых установок (двигателей), под
вергается акустическому воздействию, в результате которого происходит
изменение давления воздушной среды по сравнению со статическим. Это
изменение вызывает микрофонный эффект в электровакуумной аппаратуре,
колебания контактов реле, иногда — резонансные колебания радиоэлемен
тов и, в связи с этим, обрывы в местах их крепления (пайка).
Известно, что после продолжительного периода нормальной эксплуата
ции машин наступает время, когда начинает увеличиваться интенсивность
отказов аппаратуры. Возрастание интенсивности отказов происходит изза
необратимых изменений параметров и характеристик элементов, систем и
материалов, вызванных их износом и старением. Старение является резуль
татом сложных физикохимических процессов, происходящих в течение
эксплуатации и хранения аппаратуры. Эти процессы происходят непрерыв
но и ускоряются под действием вышерассмотренных факторов внешних воз
действий.
Старение материалов и элементов аппаратуры происходит поразному.
Например, каучуковые материалы становятся жесткими и ломкими, по
крываются трещинами, которые со временем удлиняются по поверхности и
распространяются вглубь, становясь самостоятельными очагами последую
щей деструкции. Магнитодиэлектрики изменяют свою магнитную прони
цаемость. В непроволочных резисторах в процессе старения происходит кри
сталлизация проводящего слоя, что приводит к медленному его уплотнению
и уменьшению сопротивления. С другой стороны, окисление проводящего
слоя увеличивает сопротивление непроволочного резистора. В бумажных
герметизированных конденсаторах снижается сопротивление диэлектрика
изза старения изоляции. У герметизированных электролитических конден
саторов спустя 3000...4000 ч нарушается герметичность, что приводит к
быстрому ухудшению их свойств. В электровакуумных изделиях в процессе
работы постепенно ухудшаются такие параметры, как крутизна вольтам
перных характеристик, ток эмиссии и т. д. [89].

16.4. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
Необходимым условием появления коррозии является нали
чие влаги на поверхности металла. Толщина пленки влаги определяет [90]
скорость и виды коррозии (рис. 16.8).
Сухая коррозия (участок I) происходит вследствие окисления поверхно
стного микрослоя металла кислородом воздуха при отсутствии смачивания
водой, что и определяет малую скорость этого вида коррозии.
При влажной коррозии (участок II) скорость коррозии скачкообразно по
вышается с увеличением толщины пленки влаги, образующейся на поверхно
сти в результате адсорбции или конденсации водяных паров из воздуха.
При мокрой коррозии (участок III) толщина пленки наибольшая, что
соответствует случаю орошения водой атмосферными осадками. Снижение
скоростей коррозии в этом случае объясняется затруднительностью диффу
зии кислорода воздуха через пленку влаги.
248

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 16.8

Зависимость скорости
коррозии от толщины
пленки влаги на
поверхности металла

Рис. 16.9

Влияние относительной влажности и загрязнения атмосферы на коррозию железа:
1 — чистый воздух; 2 — воздух, содержащий 0,1% SO2; 3 — воздух, содержащий 0,01% SO2 и
частицы древесного угля; jКР1 — первичная критическая влажность; jКР2 — вторичная критиче
ская влажность.

Следует отметить, что коррозионные процессы вследствие адсорбции и
конденсации влаги возникают и развиваются в условиях, в бо´льшей степени
зависящих от влажности воздуха, а при определенных ее значениях корро
зии вообще может не быть.
Для каждого металла характерна определенная величина критической
влажности, по достижении которой скорость коррозии резко возрастает.
Для большинства металлов опытным путем были обнаружены две критиче
ские точки, получившие название первичной и вторичной критической влаж
ностей (рис. 16.9) [91].
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

249

Рис. 16.10

Зависимость изменения скорости коррозии низкоуглеродистой стали (кривая 1)
и цинка в дистиллированной воде (кривая 2) от температуры

Первичная критическая влажность соответствует адсорбции на металле
такого количества влаги (обычно при относительной влажности около 80%),
которого достаточно, чтобы коррозия шла с заметной скоростью. Вторичная
критическая влажность соответствует моменту, когда за счет коррозионного
процесса, протекающего хотя и с малой скоростью, накапливаются продук
ты коррозии, в присутствии которых конденсация влаги начинается уже
при меньшей относительной влажности (70...60%).
Из рисунка 16.9 также видно, что в атмосфере чистого воздуха скорость
коррозии увеличивается незначительно, как бы ни повышалась влажность.
Но уже присутствие в воздухе 0,1% SO2 (продукт сгорания различных видов
топлива) вызывает существенное возрастание коррозионного поражения.
Наибольшее повышение скорости коррозии в этих условиях будет при отно
сительной влажности воздуха выше критической.
Важным фактором, оказывающим значительное влияние на коррозию,
является температура. Это хорошо иллюстрируется графиками изменения
скорости коррозии от температуры для низкоуглеродной стали [92] и цинка
в дистиллированной воде, показанными на рисунке 16.10.
Из рисунка видно, что при повышении температуры среды примерно на
30° скорость коррозии увеличивается в 2...4 раза. Максимум коррозии на
блюдается при температуре 333...338 К (60...65°С), что обусловлено свойст
вами зернистых продуктов коррозии, которые образуются при 323...363 К
(50...90°С) и плохо прилегают к поверхности металла. При температурах
выше и ниже этого интервала образуются защитные слои, хорошо сцеплен
ные с поверхностью металла и защищающие его от воздействия коррозион
ной среды.
Кроме этого, периодические колебания температуры в течение суток,
характерные для всех климатических районов, вызывают конденсацию вла
ги из воздуха и влияют на скорость коррозии. В целом же можно отметить,
что скорость и интенсивность коррозии металлических деталей определяют
главным образом влажность воздуха, температура воздуха и ее изменения, а
также присутствие в воздухе коррозионноактивных примесей.
250

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

16.5. СТАБИЛЬНОСТЬ
ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ
Эксплуатационные свойства топлив под воздействием раз
личных факторов изменяются. Способность топлива сохранять свои началь
ные свойства называют стабильностью. В процессе хранения и применения
свойства топлив изменяются в результате физических и химических превра
щений, поэтому различают стабильность физическую и химическую [94].
Способность топлива противостоять микробиологическому поражению (гриб
ки, бактерии) называют биологической стойкостью.
В понятие физической стабильности дизельных топлив входит их склон
ность к изменениям при частичном испарении во время транспортировки,
хранения и применения. Топливо при хранении и перекачке испаряется, и
часть его безвозвратно теряется. Норма таких потерь в средней климатиче
ской зоне при хранении в течение года составляет 0,12 кг на одну тонну
топлива.
Дизельное топливо в условиях хранения и применения может стать неод
нородным при понижении температуры за счет выпадения кристаллов высо
коплавких углеводородов. В понятие химической стабильности топлив вхо
дит способность их противостоять окислительным процессам при хранении
и транспортировании при обычных температурах окружающего воздуха (соб
ственно химическая стабильность), стабильность при относительно высокой
температуре порядка 150...200°С (термоокислительная стабильность) и спо
собность образовывать отложения в камере сгорания (склонность к нагаро
образованию).
Окисление углеводородов и неуглеводородных соединений происходит с
самого начала хранения топлива, но скорость этих процессов в первое время
незначительная. В топливе накапливаются первичные продукты окисления,
при этом склонность его к окислению при более высоких температурах воз
растает. На практике установлено, что окисление углеводородов и неуглево
дородных примесей, содержащихся в топливе, носит сложный характер:
одни инициируют окисление, а другие его тормозят.
В дизельных топливах содержатся углеводороды всех классов, но наи
большую склонность к окислению имеют непредельные углеводороды (эти
лен, пропилен, ацетилен, бутадиен, нафтен и т. д.) и неуглеводородные со
ставляющие: сернистые, азотистые и кислородные соединения. Несмотря на
то что количество нестабильных соединений в топливе строго регламентиро
вано и невелико, именно они начинают цепную реакцию окисления.
Сернистые соединения участвуют в окислении на более глубоких стади
ях при повышенных температурах, образуя продукты уплотнения и корро
зионноактивные вещества.
Азотистые соединения оказывают значительное влияние на химическую
стабильность дизельных топлив, ускоряя смоло и осадкообразование. В обра
зовании смол и осадков велика роль процессов конденсации, полимеризации
и уплотнения, скорость которых возрастает при участии в них продуктов
окисления и разложения азотистых соединений. Нерастворимые осадки
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

251

приводят к частому забиванию фильтров тонкой очистки топливной систе
мы и к необходимости увеличивать время профилактических работ.
Основные продукты окисления дизельного топлива в условиях хране
ния — это смолистые вещества и соединения кислотного характера. Именно
содержание смол и кислотность являются теми показателями, которые оп
ределяют допустимый срок хранения дизельного топлива. При хранении
топлива в баках машин образуются шлаки и студенистые осадки.
Шлаки — это устойчивые воднотопливные эмульсии, содержащие воду,
топливо, нерастворимый в топливе органический осадок, продукты корро
зии и атмосферную пыль примерно в соотношении 50:40:2:8. Нераствори
мый в топливе органический осадок содержит 6...9% кислорода, 1...5%
серы и 0,5...6% азота, т. е. в значительно большем количестве, чем топливо.
Студенистые осадки представляют собой «загущения», состоящие из то
плива, продуктов окисления, продуктов коррозии и воды примерно в соот
ношении 95:2:2:1.
Повышение температуры хранения дизельных топлив ускоряет окисле
ние, смоло и осадкообразование. В условиях жаркого климата допустимый
срок хранения дизельного топлива в 1,5...2 раза меньше, чем в средней кли
матической зоне. Ускорению процесса окисления способствует также ката
лиз. Наибольшей каталитической активностью отличаются такие металлы,
как железо, медь, марганец и хром.
Термоокислительная стабильность дизельных топлив оценивается по
отношению продуктов окислительных процессов на прочных частях и около
отверстий распылителей, а также на различных движущихся частях форсу
нок (клапаны, иглы, штифты).
Поскольку эти места отложения продуктов окисления имеют разную тем
пературу, состав продуктов, их происхождение и влияние на работу двигате
ля различно. В проточной части распылителей отложения светложелтого
цвета похожи на лаковые покрытия. Около отверстий распылителей они
близки к нагарам.
Образование отложений и нагара на элементах проточной части распы
лителей изменяет расходные характеристики и дисперсность распыления,
удлиняет период задержки воспламенения и приводит к повышению уровня
шума. Нагар способствует «зависанию» игл форсунок, подтеканию топлива
и, соответственно, падению мощности и экономичности двигателя и образо
ванию дымности выхлопных газов.
Непосредственно с термоокислительной стабильностью топлив связана и
тенденция образования твердых частиц в отработанных газах двигателя.
Эти частицы включают нерастворимую и растворимую фракции. Нераство
римая фракция, известная как основная составляющая «черного» дыма ди
зеля, представляет собой углеродистую сажу, растворимая — органические
вещества, источником которых является несгоревшее или частично сгорев
шее с топливом смазочное масло.
При сгорании топлив в дизелях на стенках камеры сгорания и выпуск
ных клапанах образуется нагар. Нагарообразование на форсунках оказыва
ет наибольшее отрицательное влияние на работу двигателя. На нагарообра
252

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

зовании сказывается фракционный состав топлива, содержание в нем серни
стых соединений и характер смолистых веществ. Чем выше содержание серы,
тем больше нагара и лака получается при его сгорании. Из числа сернистых
соединений, присутствующих в дизельных топливах, наибольшее влияние
на нагарообразование оказывают меркаптаны (сернистые аналоги спиртов).
В их присутствии ускоряется окисление нестабильных соединений дизель
ного топлива и увеличивается скорость образования нагара.
Биологическое повреждение топлива связано с микробиологическим
ферментативным окислением углеводородов с образованием кислот, вызы
вающих коррозию и эмульгирование с водой. Основное условие развития
микрофлоры в топливе — наличие в нем воды с минеральными солями и
подходящая температура. Наиболее частые случаи вредного воздействия
микроорганизмов на топлива имеют место в тропической зоне эксплуатации
(образование стойкой воднотопливной эмульсии, коррозия металлов и по
крытий, разрушение уплотнительнопрокладочных материалов и др.).

16.6. СТАРЕНИЕ И УГАР
МОТОРНЫХ МАСЕЛ
Практически все моторные масла являются продуктами пе
реработки нефти и относятся к разряду смазочных масел. Они представляют
собой смеси высокомолекулярных углеводородов.
По способу производства нефтяные масла делят: на дистилляторные,
получаемые при вакуумной перегонке мазутов; остаточные, получаемые из
деасфальтизированных масляных гудронов, и компаундированные — подоб
ранные по вязкости и ряду других технических свойств смеси дистиллятных
и остаточных масел.
По областям применения нефтяные масла разделяются на моторные, ре
активные, трансмиссионные, индустриальные, цилиндровые, электроизо
ляционные и др.
В зависимости от назначения моторные масла подразделяются на авто
мобильные, дизельные и авиационные. Первые два класса в соответствии с
ГОСТ 17479 классифицируются по группам в зависимости от вязкости
(22 группы) и по уровню эксплуатационных свойств (9 групп).
Некоторые группы такой классификации представлены в таблице 16.3.
Для каждого вида масел стандартами нормируется перечень физикохи
мических свойств, зависящий от условий использования. Однако существу
ет ряд характеристик, относящихся практически ко всем нефтяным маслам.
Это вязкость (внутреннее трение), измеряемая обычно при 50 и 100°С в сан
тистоксах (1сСт = 10–6 м2/с). Для масел, используемых в арктических усло
виях, вязкость проверяют и при –40°С. Кроме вязкости, для масел важны
температура застывания, их фракционный состав, наличие разных приса
док и некоторые другие характеристики.
При работе двигателей и хранении происходят качественные и количест
венные изменения моторных масел. Качественные изменения обусловлены
физическими и химическими процессами и определяются общим понятием
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

253

12344567589 6

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

59 9625645646166

12344567589 6

12
2

345678976

59 96

42 77 67

429294

65678976

42 77 67

65678976

4294

74 45678976

42 77 67

74 45678976

4294

8665678976

42 77 67

8665678976

4294

8665678976

4294

427 6 942 24

66676 4294
94#2847 262&'(2

2
2

42
42

427 6 942

2!86 9 2

246#26$9 42828647%

1
старения масел. Количественные изменения сводятся к уменьшению запаса
масла в маслосистеме и определяются таким понятием, как «угар масла».
В результате старения в определенный момент качественные показатели
масла выходят за пределы допусков и возникает необходимость в его полной
замене. В результате угара масла требуется его долив в маслосистему.
Старение масла представляет собой многофункциональный и многоста
дийный процесс физикохимических превращений, происходящих вследст
вие двух основных причин: внутренних, обусловливаемых нарушением ста
бильности масла (испарение, окисление, разложение, полимеризация), и
внешних, обусловливаемых загрязнением масла механическими примеся
ми, водой и топливом [95]. В результате старения в моторном масле происхо
дят изменения, связанные с окислением и полимеризацией углеводородов,
расходованием входящих в него присадок и загрязнением.
Образующиеся в процессе окисления и полимеризации жидкие, полу
жидкие и твердые продукты обладают разной растворимостью в масле и по
разному воздействуют на конструкционные материалы. Наряду с отрицатель
ным влиянием на работу двигателя окисление масла дает и ряд положитель
ных эффектов. Продукты окисления обладают высокой полярной активностью
(электролиз) и благодаря этому, адсорбируясь на поверхностях трения, ока
зывают противоизносное влияние. Адсорбируясь на механических приме
сях, они образуют на твердых частицах многослойную коллоидную защиту,
не только изолирующую абразивные частицы от поверхности трения, но и
улучшающие противоизносные свойства масла.
Положительное влияние этих частиц проявляется и в том, что они интенси
фицируют теплопередачу между трущимися поверхностями, повышают элек
тропроводность масляной пленки, снижая отрицательный эффект, возникаю
щий при ее электростатическом пробое, и нивелируют шероховатости поверх
ностей трения. Однако это справедливо при условии, что размер частиц не
превышает несколько микрон. Более крупные частицы обладают худшей ад
сорбенной способностью и интенсифицируют механический износ пар трения.
254

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 16.12
Рис. 16.11

Изменение кислотности масла по времени
работы двигателя t

Изменение содержания смол в масле Сс
в зависимости от времени работы
двигателя t

Рис. 16.13

Изменение содержания
асфальтенов в масле Са по времени
работы двигателя t

Рис. 16.14

Изменение содержания карбенов и карбоидов в
масле Ск по времени работы двигателя t

Окисление масла во времени происходит неравномерно. В свежезалитом
масле накопление продуктов старения происходит наиболее быстро (динами
ческое окисление). Это объясняется интенсивным окислением самых неус
тойчивых компонент масла, затем старение постепенно замедляется и стаби
лизируется. Причиной стабилизации старения
является то, что в результате окисления масла и
последующей полимеризации окислившихся
продуктов образуются некоторые вещества, яв
ляющиеся замедлителями процесса окисления.
Кроме того, на трущихся поверхностях образу
ются адсорбированные пленки из продуктов
окисления масла, уменьшающие каталитиче
ское воздействие металла на окисление.
Совокупность этих явлений приводит к тому,
что масло становится более стойким к окислению,
как показано на графиках рисунков 16.11–16.14.
Рис. 16.15
Кинетика старения масла
Отмечается [94], что кинетика старения, про
в двигателе:
исходящего в действительности, существенно от
1 — экспериментальная; 2 —
личается от теоретических исследований: в по
теоретическая без учета расхо
следних отсутствует стадия стабилизации ста
да масла; 3 — теоретическая с
учетом расхода масла.
рения (рис. 16.15).
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

255

Графики на рисунке 16.15 характеризуют изменение концентрации в
масле компонентов его старения e по времени t, ч, в действительности на
основе экспериментальных данных (1), по расчетным данным без учета рас
хода масла (2) и по расчетным данным с учетом расхода масла (3).
В результате старения базового масла возрастают его вязкость и кислот
ность, частично компенсируемые разжижением топливом, попадающим в
масло, и адсорбцией кислых органических соединений на механических
примесях и высокомолекулярных соединениях с последующим отделением
образовавшихся конгломератов в масляных фильтрах.
На расход присадок влияют нейтрализация щелочных присадок продук
тами, образующимися при окислении масла и сгорании сернистого топлива,
образование хемосорбированных слоев на поверхности металла (для проти
воизносных и противозадирных присадок), коагуляция присадок на меха
нических примесях с частичным отложением в системах фильтрации, выпа
дение их в осадок и механическая деструкция.
В результате старения масла показатели, характеризующие его положи
тельные свойства (щелочность, моющие, противоизносные и противозадир
ные свойства), уменьшаются, а показатели, характеризующие его отрица
тельные свойства (кислотность, наличие нерастворимых примесей), увеличи
ваются. Некоторые показатели, например термоокислительная стабильность,
могут оставаться неизменными. Процесс старения объективно характеризу
ют изменением вязкости, зольности, щелочности и содержания механиче
ских примесей.
В процессе эксплуатации вязкость масел, не содержащих вязкостных при
садок, возрастает вследствие накопления в них вязких продуктов окисления,
а также частичного испарения наиболее легкокипящих углеводородов, обла
дающих наименьшей вязкостью. Изменение вязкости загущенных масел оп
ределяется условиями протекания двух взаимно противоположных процес
сов: накоплением продуктов окисления, вызывающих увеличение вязкости
масел, и деструкцией вязкостных присадок, ведущей к уменьшению его вяз
кости. В результате этого исходная вязкость может оставаться неизменной,
увеличиваться или уменьшаться, но индекс вязкости всегда уменьшается.
При использовании масел со щелочными присадками для форсированных
двигателей присадка может реагировать с продуктами окисления, при этом
образуются высоковязкие вещества (возрастание вязкости до 150%).
Зольность масел определяется количеством введенных зольных приса
док. По мере старения (при отсутствии долива) зольность уменьшается вслед
ствие расхода присадки на нейтрализацию продуктов окисления, ее адсорб
ции на частичках окисленного масла, механических примесях и поверхно
стях деталей. Накопление в масле пыли, продуктов износа двигателя и других
внешних загрязнений, обладающих достаточно высокой зольностью, умень
шает темп снижения зольности во время работы двигателя.
Различают сгораемую, или органическую (продукты окисления), и не
сгораемую, или неорганическую (продукты износа, пыль, зола), фракции
механических примесей. В процессе работы двигателя происходит накопле
ние в масле обеих фракций.
256

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В процессе приработки трущихся пар и старения масла уменьшаются
энергетические затраты на трение и снижается темп износа. Это обусловли
вается тем, что при трении на твердых поверхностях происходят металлофи
зические и химические процессы: оптимизация микроструктуры и микро
рельефа, образование хемосорбированных пленок, минимизирующие силы
трения. Продукты, образующиеся в масле при его работе в двигателе, обеспе
чивают повышение антифрикционных свойств масел (к таким продуктам
относятся, например, смолистые вещества, возникающие при последователь
ном окислении и полимеризации углеводородов, входящих в состав масел).
Попадающие в масло инородные тела претерпевают изменения, не толь
ко снижающие их отрицательное влияние, но в ряде случаев и приносящие
пользу. Например, инородные частицы размером до 5 мкм способствуют
оптимизации микропрофиля поверхностей. Более крупные частицы диспер
гируются под действием высоких температур в камере сгорания и давлений
в зазорах между трущимися поверхностями. На этих частицах адсорбируют
ся молекулы масла и смолистых веществ, снижая их опасные абразивные
свойства.
Угар масла обусловливается его сгоранием, испарением, утечками и вы
бросом через систему вентиляции картера. Величина угара зависит от степе
ни износа уплотнений, конструктивных особенностей двигателя, свойств
масла, таких как испаряемость и вязкость, и режимов работы двигателя.
Нормативный расход масла DGм определяется в зависимости от расхода топ
лива DGм = kGт, где k — нормативный коэффициент расхода масла, состав
ляющий величину 0,01...0,06 в зависимости от типа двигателя. Для дизелей
в сравнении с карбюраторными двигателями наблюдается повышенный рас
ход масла изза более интенсивного окисления масла (в картер поступает боль
шее количество газа и соответственно кислорода, содержащегося в этом газе).
Угар возрастает с повышением частоты вращения коленчатого вала и
нагрузки на двигатель, что объясняется увеличением подачи масла на стен
ки цилиндра, повышением количества масла, попадающего в надпоршневое
пространство изза насосного действия поршневых колец, и уменьшением
вязкости масла при росте его температуры.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

257

ГЛАВА

Глава 17. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН
ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ
КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

17.1. ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИН

лиматические факторы (КФ) оказывают влияние на рабо
тоспособность и эксплуатационные характеристики ВГМ в силу следующих
причин:
§ изменения свойств окружающей среды, в частности воздуха как одного
из агентов, вступающих в химические реакции и являющихся рабочим
телом физических процессов при взаимодействии в системе «машина —
среда»;
§ изменения свойств горючесмазочных материалов и охлаждающих жид
костей, используемых при функционировании и хранении машин;
§ изменения характеристик элементов конструкции машин, приборов элек
трорадиооборудования и т. д.
Температура и влажность воздуха определяют его плотность, теплоем
кость и химическую активность. От температуры зависят плотность топли
ва, вязкость топлива и масла вплоть до изменения агрегатного состояния.
В зависимости от температуры изменяются характеристики прочности и
пластичности материалов, их линейные размеры, вследствие чего увеличи
ваются или уменьшаются зазоры в сопрягаемых деталях, что может приво
дить к изменению функциональных и прочностных характеристик узлов.
Климатические факторы оказывают влияние практически на все харак
теристики машины: как на общемашинные (работоспособность, подвиж
ность, боеготовность, обитаемость, тепловое состояние, сохраняемость и др.),
так и на узловые (двигателя, трансмиссии, комплекса вооружения и др.).
Под работоспособностью понимается состояние объекта, при котором он
способен выполнять поставленные задачи при надежном функционирова
нии составных частей и сохранении своих характеристик в пределах норм,
установленных тактикотехническими требованиями. Работоспособность в
экстремальных условиях при пониженной и повышенной температурах ат
мосферного воздуха, а также максимальной влажности (при заданной тем
пературе tа) в значительной мере характеризует машину по стойкости к
воздействию КФ.
258

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Основные показатели подвижности — скорость и запас хода ВГМ — тес
ным образом связаны с мощностными и топливноэкономическими харак
теристиками моторной установки, существенно зависящими от климатиче
ских условий.
Боеготовность определяется временем подготовки машин к выходу из
парка после кратковременного хранения при заданной пониженной темпе
ратуре атмосферного воздуха, которое зависит от пусковых свойств двигате
ля при отрицательных температурах, эффективности работы систем подог
рева и запуска, времени прогрева двигателя и трансмиссии после пуска до
момента принятия нагрузки.
Обитаемость оценивается показателями микроклимата на рабочих мес
тах экипажа, связанными с внешними условиями и работой систем жизне
обеспечения и кондиционирования в этих условиях.
Тепловое состояние машин характеризуется теплонапряженностью мо
торнотрансмиссионного отделения и тепловым режимом силовой установ
ки на заданных режимах работы двигателя при регламентированных техни
ческим заданием повышенных температурах атмосферного воздуха.
Сохраняемости машин в различных климатических условиях посвяще
на следующая глава.
КФ наибольшее влияние оказывают на работу двигателя и систем мотор
ной установки особенно в области их экстремальных значений.
Влияние температуры всасываемого воздуха tвс сказывается на темпера
туре начала и конца сжатия и максимальной температуре цикла [96]. Тепло
вое состояние двигателя влияет на протяженность индикаторного процесса:
качество распыла топлива, период задержки воспламенения, степень пред
варительного расширения, коэффициент полноты сгорания, коэффициент
политроп расширения и сжатия, степень повышения давления при сгора
нии. При повышении температуры всасываемого воздуха снижается плот
ность, весовой заряд и коэффициент избытка воздуха a (на 3,5...5% на каж
дые 10°С подогрева), который существенно влияет на индикаторный КПД hi
двигателя.
Изменения в характере протекания индикаторного процесса, отклоне
ния от расчетного расхода топлива изза зависимости его плотности от тем
пературы приводят к изменению выходных параметров двигателя: эффек
тивной мощности Nе, удельного расхода топлива qе, теплоотдачи в воду Qв и
в масло Qм, а также теплонапряженности двигателя.
Влияние tвс зависит от разрежения на всасывании и противодавления на
выхлопе. Фактически температура воздуха на всасывании для танковых
двигателей не всегда равна температуре атмосферного воздуха: в ряде ма
шин имеется дополнительный подогрев при прохождении потока (или его
части) через радиаторы системы охлаждения или при омывании нагретых
поверхностей. В зависимости от типа машины он может составлять 5...30°С.
Например, в БМП1 имеется зимний (с подогревом) и летний (без подогрева)
забор всасываемого воздуха. Величина подогрева в основном зависит, как
показывают исследования, от нагрузки двигателя. При загрузке двигателя
на 60% подогрев уменьшается в 1,5 раза, а на режиме холостого хода —
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

259

вдвое. Наличие подогрева ужесточает условия работы при повышенных тем
пературах и делает их более благоприятными при пониженных.
Снижение барометрического давления вследствие изменения высоты над
уровнем моря ухудшает показатели двигателя. Некоторое влияние оказыва
ет влажность воздуха.
Оценить изменение эффективных параметров двигателей в зависимости
от температуры, давления и влажности атмосферного воздуха можно и рас
четным путем [97]. Анализ расчетных данных показывает, что изменение
максимальной мощности поршневых дизельных двигателей при работе без
ограничения подачи топлива с ростом tа слабо зависит от типа двигателя и в
области tа > 15°С составляет 2...3% на каждые 10°С повышения температу
ры. Снижение барометрического давления Ва резко сказывается на измене
нии максимальной мощности безнаддувных двигателей. Она уменьшается
на 6...7% на каждый километр подъема над уровнем моря. В экстремальных
условиях при работе с ограничением подачи топлива (tгаз = const) снижение
мощности поршневых двигателей составляет 5...8% на каждые 10°С повы
шения температуры и 12...20% на 1 км подъема над уровнем моря. С повы
шением tа и снижением Ва ухудшается топливная экономичность двигателя.
Для газотурбинных двигателей при tа > 15°С снижение мощности состав
ляет ~ 1% на каждый градус повышения температуры и 11% на 1 км подъе
ма над уровнем моря. Топливная экономичность двигателей ухудшается на
0,5% на 1°С и не зависит от величины Ва.
В зависимости от КФ могут изменяться потери мощности в системах
моторной установки изза регулирования системы охлаждения и влияния
пыли на работу элементов воздухоочистки в разное время года. При наличии
регулируемого привода вентилятора затраты мощности в системе охлажде
ния зимой могут быть снижены в сравнении с летним периодом вдвое.
Если объектовые условия работы двигателя не зависят от сезона эксплуа
тации (эжектор или вентилятор системы охлаждения не имеют регулиро
вок, а для очистки используется воздухоочиститель инерционного типа),
изменение мощности моторной установки под действием КФ будет соответ
ствовать изменению мощности двигателя.
Влияние влажности на показатели двигателя и моторной установки, по
данным [96], невелико и даже при максимальных ее значениях изменение
мощности и топливной экономичности не превышает 1...3%.
Влияние изменения параметров моторных установок под воздействием
КФ на показатели подвижности машин может быть учтено через коэффици
енты снижения средней скорости Kv и запаса хода Ks:
V(t,н) = Kv × V;
S(t,н) = Ks × S,

(17.1)

где V и S — средняя скорость и запас хода машины при нормальных атмо
сферных условиях (tа > 15°С; Ва = 1013 гПа, высота над уровнем моря Н = 0);
V(t,н) и S(t,н) — средняя скорость и запас хода машины при tа и Н, отличных от
нормальных значений.
260

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В свою очередь [98], коэффициенты Kv и Ks зависят от изменения мощно
сти моторной установки под действием КФ и относительного изменения не
которых параметров машин, таких как часовой расход топлива, тормозная
мощность и других параметров.
Анализ материалов исследований показывает, что во всех случаях с по
вышением tа и Н средние скорости и запас хода машин снижаются. Степень
их снижения зависит от типа двигателя и способа его регулирования.
Увеличение температуры наиболее резко сказывается на скорости и за
пасе хода танков с ГТД, которые снижаются на 0,6...0,8% для V и 0,6...0,7%
для S на каждый градус повышения температуры.
При оценке влияния пониженной температуры на показатели подвиж
ности следует учитывать изменение дорожных условий в зимнее время по
сравнению с летним.

17.2. ОСОБЕННОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВГМ
В УСЛОВИЯХ, БЛИЗКИХ К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ
В случае эксплуатации машин при экстремально низких тем
пературах окружающей среды (ниже –40°С), как правило, ухудшаются усло
вия работы систем, узлов и деталей машин, что приводит к снижению их
эксплуатационных характеристик и надежности. Эксплуатация машин в та
ких условиях без предварительной подготовки невозможна [99]. Инструкция
ми по эксплуатации машин зимой предусмотрен ряд технологических и кон
структивных мероприятий: замена рабочих жидкостей в системах, предпус
ковой разогрев охлаждающей жидкости и масла двигателя и трансмиссии,
переключение режимов работы системы охлаждения, отопление обитаемых
отделений и т. д. Температура застывания основных рабочих жидкостей,
применяемых в системах в зимних условиях, представлена в таблице 17.1.
При экстремально низких температурах окружающей среды в системах
ВГМ используются жидкости, сохраняющие работоспособность, как видно
из таблицы 17.1, до температур –40...–70°С. Для современных многотоп
ливных дизелей в этих условиях применяется специальное арктическое то
пливо марки ДА. При его отсутствии используют топливо ТС1 (Т1) или его
смесь с зимним дизельным топливом марки ДЗ.
Системы охлаждения двигателей машин заправляются антифризом мар
ки 40 (до tа ³ –40°С) или марки 65 (при более низких tа).
Используемые в системах машин всесезонные моторные и трансмиссион
ные масла марок МТ16п, М16ИХП3, МТ8п при температуре –25°С засты
вают и требуют длительного разогрева перед работой до появления прокачки
и давления в системах не ниже 196 кПА (2 кгс/см2). При более низких тем
пературах во время движения имеют место случаи промерзания масла в
радиаторах охлаждения, что нарушает нормальную его циркуляцию и при
водит к перегреву деталей в местах подвода смазки. Применение в двигате
лях и трансмиссиях при экстремально низких температурах tа менее вязких
масел марок МТЗ10п, ТСЗп8 с более низкой температурой застывания умень
шает эти отрицательные явления. Масла, используемые в гидрообъемных
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

261

123425678569 6 7
95629
79

6569
5629 79

17
7

2##3
77

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

69569 729

123425678569 6 7 6
91929 !29

191919

1234567

2839

444 3

13457397

2839

453 57

1234 67

2839

4 3 7

134 7

2839

43 97

123 67

2839 4 4

263 7

2839 4 49493

3 97

1 !34 "7

2839 4 4 3 7

1 27

2839 4 3 7

$%7

1&2839 3434 357

5 7

)*+,-3
./7+#,017

"#'#(7 7

)2747

"#'#(757

)2747

)27 7

26#37

2"7

)27 7

5 7

234472347

)274 7

5 7
7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

" 4#8676$69723425678569 729
" 4#8676$6972342567856919
6569
&672#9

8227 7

67%5 9
336#'
69

36 #9

5232
82369

36
36#'69

5554

4 7

336#'
69

5232
82369

36
36#'69

5554

4 7

2267

555 7

%357

555 7

4 7

5554

447

9 7

5 5554 7

4 7

2274

727

555 7

447

1
передачах (МГЕ10А) и гидромеханических трансмиссиях (МГТ), при нали
чии на машинах системы подогрева работают удовлетворительно. Неразо
греваемые при подготовке к движению жидкости в гидроамортизаторах и
гидроподвеске при низких tа теряют свои свойства, что приводит к увеличе
нию жесткости подвески и снижению скорости движения. Характеристики
подвески восстанавливаются через 1...2 ч после движения в зависимости от
дорожных условий.
Как известно, пуск двигателя осуществляется при температуре охлаж
дающей жидкости и масла не ниже 30°С и после пуска следует этап разогрева
двигателя до эксплуатационных температур (табл. 17.2), при которых раз
решается его нагружать.
Продолжительность разогрева двигателя колеблется в широких преде
лах и зависит от внешних атмосферных условий (температура воздуха, ско
262

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

рость ветра), способов и средств теплозащиты моторнотрансмиссионного
отделения (коврики, чехлы и т. д.), от длительности и условий хранения. По
имеющимся данным, максимальное время подготовки к движению превос
ходит среднее значение на 25...40%.
Следует отметить, что по статистическим данным зимой в районах с хо
лодным климатом отказы в системах транспортных машин встречаются на
15...25% чаще, чем в летнее время, а при tа ниже –40°С возникают специфи
ческие дефекты и неисправности.
Движение с неразогретыми гидроамортизаторами по промерзшим грун
там характеризуется повышенным уровнем вибрации. Это может приводить
к ослаблению или самоотвинчиванию гаек пальцев гусениц; к перегрузке и
разрушению элементов подвески, ходовой части и сварных швов корпуса; к
выходу из строя соединений и разъемов электро и радиооборудования; к
поломке соединений газоходов и трубопроводов, а также к повышению утом
ляемости экипажа.
Большинство резинотехнических изделий теряют эластичность уже при
температуре минус 40...45°С. По этой причине происходит нарушение гер
метичности подвижных и неподвижных уплотнений гидравлической, воз
душной, топливной систем ВГМ; проворачиваются втулки резинометалли
ческих шарниров в траках гусениц; разрушаются резиновая оплетка кабе
лей и тросиков, пылевые щитки, грязевики, дюритовые шланги; нарушается
герметизация люков и дверей; укрывочный брезент становится ломким.
При экстремально низких tа консистентные смазки замерзают и теряют
смазочные свойства. Подвижные пары с такой смазкой работают всухую,
что приводит к выходу из строя различных механизмов. Для восстановле
ния работоспособности отдельных узлов при очень низких температурах
прибегают к местному разогреву открытым огнем, что небезопасно. В неко
торых случаях удается избегать этих дефектов и затруднений, разводя смаз
ку арктическим топливом марки ДА.
При температурах –40°С и ниже неэффективно работает влагомаслоотде
литель, что приводит к закупориванию замерзшим конденсатом пневмома
гистралей и примерзанию подвижных деталей пневмоавтоматики. Изза
примерзания клапанов автомата давления в бортовой пневмосистеме может
опасно возрасти давление воздуха и, если компрессор не включен вручную,
пневмосистема может выйти из строя.
Электрооборудование при отрицательных температурах в целом работа
ет удовлетворительно благодаря хорошо подобранной номенклатуре ком
плектующих. В целях обеспечения надежной работы аккумуляторных бата
рей и электропуска двигателя рекомендуется поддерживать плотность элек
тролита в пределах 12,6...12,9 Н/м3 и степень зарядки не ниже 75%. При
резком снижении температуры воздуха, например вследствие выхода ма
шин из отапливаемого бокса (парка) зимой, внутри электро и радиоприбо
ров может конденсироваться и замерзать влага, что может приводить к ко
роткому замыканию цепей. С другой стороны, работоспособность электро
оборудования ухудшается в тропическом климате. По данным исследований
38 НИИИ МО РФ (ныне — НИЦ БТ 3 ЦНИИ МО РФ), сочетание влажности
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

263

воздуха с повышенной температурой может в 5...10 раз снизить сопротивле
ние изоляции разных марок проводов в электрических цепях уже в первые
сутки эксплуатации машин.
При эксплуатации машин в условиях экстремальных положительных
температур атмосферного воздуха снижается по сравнению с расчетной эф
фективностью системы охлаждения, возрастает теплонапряженность и ухуд
шаются условия работы агрегатов моторнотрансмиссионного отделения
(МТО). В процессе ходовых испытаний установлено, что система охлажде
ния и вентиляции МТО обеспечивает заданный уровень теплового состояния
агрегатов, однако для температуры tа = 40...50°С такие данные отсутствуют.
Таким образом, для проверки функционирования и выявления путей
повышения работоспособности всего оборудования при экстремальных тем
пературах окружающей среды необходимы комплексные исследования и
испытания, которые целесообразно проводить в климатических камерах.
Обитаемость является одной из важных характеристик системы «маши
на — человек — среда», влияющих на эффективность выполнения постав
ленных задач. Это, безусловно, справедливо и для машин, в которых ограни
ченность объемов в заброневом пространстве делает проблему обеспечения
удовлетворительных условий работы экипажа во всем диапазоне изменения
КФ особенно сложной.
Без применения специальных устройств, изменяющих микроклимат в
зонах размещения экипажа, температура воздуха в обитаемых отделениях
может превышать температуру наружного воздуха на 5...13°С за счет тепло
выделения оборудования и членов экипажа. Такой прирост температуры
практически не влияет на условия работы при низких отрицательных тем
пературах и делает их достаточно тяжелыми при максимальных положи
тельных температурах окружающей среды.
Разработка мероприятий по улучшению обитаемости ведется в основном
в двух направлениях: путем создания систем кондиционирования воздуха и
разработки средств индивидуальной защиты членов экипажа.
Для обеспечения нормальной и продолжительной работы экипажа при
температуре воздуха –40°С по расчетам теплопроизводительность системы
обогрева с учетом рациональной разводки тепла должна быть не меньше
11,6 кВт (10 000 ккал/ч). В настоящее время применяемые в большинстве
серийных машин средства обогрева не полностью обеспечивают возможно
сти работы экипажа при экстремально низких температурах окружающей
среды.
Теплопроизводительность системы обогрева обитаемых отделений с ка
лорифером, работающим на охлаждающей жидкости двигателя при ее тем
пературе около 90°С, составляет 3...5 кВт. При испытаниях в климатиче
ских камерах ОАО «ВНИИТрансмаш» одного из изделий легкой весовой
категории с такой системой обогрева при tа –40°С уже через 2,5 ч экипаж,
находившийся в штатной зимней одежде, был вынужден покинуть машину
изза переохлаждения поверхности кожи ног и рук. Температура воздуха в
изделии в районе ног экипажа была — –15...–20°С, а поверхности металла
днища –15...–27°С, в то время как начальная температура в этих местах
264

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

составляла –36...–39°С. Следует отметить, что такая система обогрева не
работает на стоянке с включенным двигателем.
Применение в системах обогрева обитаемых отделений более мощных
автономных отопителей устраняет этот недостаток и существенно улучшает
условия труда экипажа. По имеющимся данным, теплопроизводительность
автономных отопителей на зарубежных танках М60 и «Леопард1» состав
ляет 17...23 кВт. Отечественной промышленностью освоены отопительно
вентиляционные установки СВ65 и СВ95 теплопроизводительностью 7,6 и
11,0 кВт соответственно. Однако распределение тепла в серийных машинах
не всегда оптимально: при tа –40°С перепад температур воздуха на рабочих
местах по высоте обитаемого отделения может составлять 15...30°С; значи
тельно отличается и средняя температура воздуха в обитаемых отделениях.
Существующие индивидуальные средства локального обогрева, такие как
электрообогревательный костюм типа «Пингвин», работающий от бортсети
и обогревающий ступни ног, спину и грудь, совместно с отоплением обитае
мых отделений способны обеспечить длительную работу экипажа при очень
низких температурах окружающей среды (испытания костюма «Пингвин» в
условиях Антарктики дают положительные результаты).
Крайне трудные условия по обитаемости экипажа имеют место при экс
плуатации машин в жарком климате. По данным [100], при температуре tа
40,5...49°С и одновременном воздействии солнечной радиации температура
поверхностей в обитаемых отделениях (башни легкого, среднего и тяжелого
танков, кабины бронетранспортера и большегрузного автомобиля) составля
ла 52...65°С, что превышает нормы болевых ощущений для человека.
При испытаниях машин типа БМП средняя температура воздуха на рабо
чих местах и в зоне дыхания операторов достигала уровня 35...44°С при tа
27...31°С и практически не зависела от режима вентиляции штатными сред
ствами (без охлаждения воздуха). Температура поверхности моторной пере
городки, крыши корпуса, приборного щитка, с которыми возможен непо
средственный контакт членов экипажа, составляла 40...60°С.
По данным [101], требуемая хладопроизводительность системы конди
ционирования должна составлять 6...7 кВт. Разрабатываются системы раз
ного типа: компрессорные фреоновые установки; агрегаты без хладогента,
действующие за счет сжатия, промежуточного охлаждения и последующего
расширения воздуха.
Перспективным считается создание комбинированных систем «Обогре
ватель — охладитель». Для эксплуатации в тропическом климате членами
экипажа танка М1 [101] используются специальные герметизированные
жилеты с подачей в них охлажденного воздуха (подача воздуха возможна и
в лицевые маски).
Работа по улучшению условий обитаемости требует проведения специ
альных исследований и испытаний соответствующего оборудования. Такие
испытания целесообразно вести в климатических камерах, имеющих необ
ходимые измерительные средства и способных длительное время поддержи
вать заданные параметры КФ. То обстоятельство, что при этом испытания
проводятся в стационарных условиях, решающего значения не имеет, так
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

265

как по данным многочисленных испытаний различие температур воздуха в
обитаемых отделениях (для БМП — в отделении управления, боевом и де
сантном отделениях) при движении на маршах и в случае стоянки машин не
превышает 1...2°С.

17.3. ЧАСТО ПОВТОРЯЮЩИЕСЯ ОТКАЗЫ ВГМ
ПРИ ВОЙСКОВОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
И ГАРАНТИЙНЫХ ИСПЫТАНИЯХ
По эксплуатационнотехническим возможностям отече
ственные серийные танки в настоящее время уступают зарубежным в
1,3...1,5 раза [102]. Основное отставание происходит по показателям на
дежности (показателю, включающему безотказность, долговечность и
трудоемкость технического обслуживания) и восстанавливаемости по
сле повреждений. Основная причина отставания — низкая ремонтопри
годность и отсутствие систем автоматической диагностики и контроля
технического состояния танков.
Так, по данным подконтрольной войсковой эксплуатации (ПВЭ) за
1994–1996 гг., коэффициент технической готовности Kг машин боевой
группы оказался существенно ниже нормативной. В условиях изменив
шегося за последние годы режима эксплуатации боевых машин, практи
чески полного прекращения гарантийных испытаний источником инфор
мации об эксплуатационнотехническом состоянии машин являются ма
териалы проводившейся в 1990е гг. ПВЭ. Взятый в настоящее время
стратегический курс на модернизацию ВГМ при ограниченных финансо
вых затратах [102] дает основания считать, что накопленный банк дан
ных по материалам проводившейся ПВЭ попрежнему актуален и будет
ближайшие годы востребован.
Известно, что выход из строя ВГМ по техническим причинам является
превалирующим. Например, общее число танков и БМП, выведенных из
строя за все время боевых операций на Северном Кавказе в период с декаб
ря 1994 г. по февраль 1995 г., по причинам выхода из строя распределилось
следующим образом: по боевым повреждениям — 46,5%, а по техническим
причинам — 53,5%. Во время боевых операций нередко затруднялась или
полностью исключалась возможность ведения стрельбы изза отказов бло
ков электрооборудования, обеспечивающих управление башней или пуш
кой (окисление контактов, коррозия металлов, увеличение моментов и сил
сопротивления движению, вследствие чего — повышение токовых нагру
зок и т. д.).
В соответствии с [103] основным показателем безотказности ВГМ, как
восстанавливаемых машин, является поток отказов w. Обычно оперируют
отказ
осредненными значениями 1 2 ед.измер.
в пределах какойлибо наработки.
Основным видом наработки является пробег машины, а единицей наработ
ки — тыс. км [104].
Превалирующую группу составляют так называемые часто повторяющие
ся отказы (ЧПО). На их устранение, как правило, требуется наибольшее коли
266

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1232456675893

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

5 56675895 9 81869 36 6788
233 6785 6 86938 !8 8"#8
!8

$69 36 6%88
233 6%85 6 8

&3
5
3818

123456789
533

"#8

'8983245(8
93
5 8
18

&3
5
3818

'8983245(8
93
5 8
18

367 8 325!"37 #23456789

%#25 &569

' 737
65383(56 2 73

)2656 *7+53(, (5 53

-3 58!#73 3 .3/783253

0"77 18726#2537

367 (5"36 3 63625 7.74
&73 365763

.7/35897 #2537

Рис. 17.2
Рис. 17.1

Выкрашивание резинового обода опорного
катка БМП

Выкрашивание отдельных ячеек и
оплывание активной массы
пластин аккумуляторных батарей
12 СТ85 РА

чество материальных и временных затрат. Представление о характере и рас
пределении ЧПО применительно к танкам типа Т72 и Т80 дают материалы
таблицы 17.3, полученные в результате ПВЭ, проведенной в 1990х гг.
Как видно из таблицы 17.3, основная доля ЧПО приходится на ходовую
часть, двигатель с трансмиссией, системы электрооборудования, вооруже
ния и управления вооружением. Наиболее характерные из них: по ходовой
части — разрушение элементов РТИ (уплотнения, шины опорных катков и
поддерживающих роликов, шарниры гусеничных звеньев); по двигателю и
трансмиссии — разгерметизация уплотнений трубопроводов, коррозия топ
ливной аппаратуры, повышенный износ графитовых уплотнений, закоксо
вывание форсунок, разрушение резиновых уплотнительных колец цилинд
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

267

ропоршневой группы; по системам
электрооборудования, вооружения и
управления вооружением — окисле
ние контактов разъемов, разрушение
изоляции кабельных связей, корро
зия металлов, разрушение лакокра
сочных покрытий. На рисунках 17.1–
17.3 показаны некоторые виды отка
зов по отдельным системам.
Аналогичное рассмотренному рас
пределение отказов между сборочны
ми единицами танков имеет место и
при проведении гарантийных испы
Рис. 17.3
Коррозия пленочного покрытия
таний (ГИ), однако количество ЧПО
монтажной платы
в целом и по функциональным груп
пам существенно меньше, чем при ПВЭ (табл. 17.4). В отличие от ПВЭ, га
рантийные испытания проводились опытными заводскими экипажами; ре
монт, обслуживание, культура заправки топливом, маслом, охлаждающей
жидкостью привязаны к заводским службам обслуживания и ремонта (в пос
ледние годы испытания проводились, как правило, на заводских полигонах).
Ограниченность дорожных условий на трассах гарантийных испытаний при
водит к значительно меньшей вариации режимов ВГМ, вызывая увеличение
нагруженности одних узлов и недогруженность других. Для гарантийных
испытаний на заводских полигонах характерна стабильность средних скоро
стей движения по сезонам года, в то время как (по данным ПВЭ) они отлича
ются и по сезонам года, и по видам учебнобоевой подготовки.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

1234546789 7526345 2 69 22 79 9 2 7586464 44 69
9 64 9 9 1 64 32 !"#$ 9 9 29%9349 54 792 &'#$ 2 &''( )
/ 392 48 40 4
22 40 79 94

*2897 6 2 +1,

12623 263452 1263).6 ) 3

123456789
533

367 8325 !37 "23456789

$"25 %569

'737

+3 58 "73 3 ,3-783253

.!77 /8706"2537

(7)53* *553

367 *5!36 3 365763
,7-35897 "2537

' -78 , 6505

1
268

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

17.4. ХАРАКТЕРИСТИКА
КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Климатические условия характеризуются следующими па
раметрами: температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением,
скоростью и направлением ветра, пыльными бурями, атмосферными осадка
ми и туманами, облачностью, снежным покровом. Климатические условия
12345362789 344

7327 7 6394

1234567898 4
898 4

3344

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

7327 7 63949
42

3697
327 7
6394

898 4

6 3344867898 4

3344867898 4

6 9#4

3344863&9

6 9#4

3&9

6 9#4

26 34 7
9 77

6 523 72 4

6
6

+ 678 6
+ 6334486 9#4

123456# 678 6

1 846

94 63456

846

8 6

!74"3956
46

$9 886

%956

1 36

46'6

("6

%944" 6
9946

'6)76

,346

' !96

!,7- 6

33.6
7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

7327 9 6394769 347
3697
327 7
6394

898 4

1234567898 4
898 4

3344

6 3344867898 4
334486 9#4

;8 6 ,36
411166

16 54 43 2
63263 9853 11

7327 7
6394

3344863&9

3344863&9
9#4 6

3&9

6 9#4

4 36

/01222/316

4222566

79 54
!95 2
63269 98
53 47"
#$%11

16 54 92
4972 43
3"492
9853
7
&' (

512225116

/31222/506

4222406

86516

/50222/66

6222406

56.6 6516936

76616

/50222/516

51222416

436

16616

/622286

59222406

436

76:16

/0222/36

59222566

436

16:16

822296

44222436

436

16:16

+ 678 6

/5022246

40222316

436

41222816

123456# 678 6

/822246

31222446

436

50222406

)3 46!.6

/4122216

1222406

436

816

% .6

/5422286

1222406

436

816

1
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

269

изменяются во времени и пространстве. Обычно климатические условия
характеризуются средними и экстремальными значениями параметров,
определяемыми многолетними наблюдениями. По этим параметрам по
верхность Земли и каждой страны делится на макроклиматические и кли
матические районы. Для нашей страны и ряда стран ближнего зарубежья,
входивших в состав СССР, представление об этих районах дают данные
таблиц 17.5 и 17.6 [105].
Больше половины страны относится к макроклиматическому району с
холодным и очень холодным климатом. Для холодной зоны характерно боль
шое число дней в году с низкой температурой. Очень холодный район этой
зоны является полюсом холода Северного полушария. В этом районе средне
январская температура составляет –30...–50°С и до 100 дней в году наблюда
ется температура ниже –45°С. Бо´льшую часть года (234 дня) средняя суточ
ная температура в очень холодном районе отрицательная.
Район с умеренным климатом занимает четвертую часть рассматривае
мой территории. Для него характерны умеренно морозная зима (среднеян
варская температура от 4 до –15°С) и умеренно теплое лето (температура
июля 8...25°С). Абсолютный минимум температуры составляет –30...–44°С,
а абсолютный максимум — 36...38°С. Третья часть года даже в дневные часы
сопровождается высокой относительной влажностью (выше 80%).
Теплый влажный район отличается теплой зимой (среднеянварская тем
пература –4...6°С) и умеренно жарким влажным летом (температура июля
22...23°С) с высокой относительной влажностью (выше 70%). Абсолютный
минимум температуры для этого района достигает –15°С, а максимум — 40°С.
Жаркому району свойственна высокая температура при низкой относи
тельной влажности (среднеиюльская температура 25...32°С при относитель
ной влажности 32...40%; среднеянварская температура от 4 до 15°С; абсо
лютный максимум 50°С; абсолютный минимум –30°С).
Информация по климату содержится в различных источниках: картах,
атласах, климатографических монографиях, справочниках и т. д. По стране
и в странах ближнего зарубежья полная сводка по климату содержится в
многотомном «Справочнике по климату СССР», содержащем средние много
летние значения климатических показателей, включая вероятностные ха
рактеристики и экстремальные значения климатических элементов. Много
численные выпуски этого справочника состоят из ряда частей, включающих
следующие данные:
§ по солнечной радиации и радиационному балансу;
§ по температуре воздуха и почв;
§ по влажности воздуха, атмосферным осадкам и снежному покрову;
§ по облачности и атмосферным явлениям (туманы, метели, град, грозы);
§ по ветровой обстановке.
Несмотря на обширную климатографическую информацию по макро
климатическим районам, в местах конкретных испытаний ВГМ, наиболее
часто используемых при ГИ и ПВЭ (Кубинка, Струги Красные, Каменка,
Сертолово, Печенга, Волгоград, Юрга, Тоцкое, Елань, Чита, Чебаркуль и др.),
проводятся непрерывные метеорологические наблюдения расположенными
270

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12334567585932
7285
6 289!6

5369686 3262666

1 2 3 4 5 6 2 7 89 97

56
"6

""6

"""6

"#6

#"6

#""6

#"""6

"$6

$"6

$""6

12 314562 314512 37582 9592 11542 17512 1 582 17572 14542 95 2 3 572 3 542

2
5212

38 2

82
72

4542

#&
#2'"2
522

!&
#2
( #2
' 2

3962 3

172

3 2

3 5 2 36512 31542

!"#2
!$"2 2
52%2 2

38 2

92 318572 318572 3 5 2 31542 7542

912

542 165 2

4542

45 2

6 2

382

312

3 2

512 11562 145 2 7562
982

9 2

45 2

9512

15 2 175 2

9 2

3 72 3982

3812

%9 6

9592
38 2

4572 37512 311542 315 2
82

182

9 2

5 2

4542

375 2

5 2

4582

5 2

1512

1542

15 2

45 2

4582

4512

17512 14582 75 2

95 2

9572

8542

6542

65 2 19562

45 2

85 2 19 542

1572

8582

85 2

95 2

9562

9542

5 2

95 2

8542

8582

8572

95 2

45 2

992

45472

42
542

142

1 2

192

8 2

112

45 2

1542

5 2

8582

5 2

572

75 2

9512

1512

4572

45 2

845 2

1 2

972

662

7 2

62 17 2

9 2

1 642

192

9 2

712

9 2

962

7682

1912 1
982

9 2

8 2

692

772

182 1 512 18572 19512 11592 1 582 1 572 19582 1 5 2 195 2 18592 185 2 165 2 1665 2

5 25)2 *2 12+2 ##2 #&#52 2+2 ,!-./2 52 92+2 /2
5282+2,!-./2' 5272+2 /2' 02 !"#2!$"*262+2
##2 #&#2 1%252 2+2 & !2 /2 2 !"/2 !$"-2 2294%52 2+2 & !2 /2 2
!"/2!$"-232 4%02*2 2+22& !2/2252142+2' !"
2 & !2 /2 2 02 !&#2 ( #*2 112+2 ##2 2 #/2 ( 2
1''!312521 2+2,4#2!$ !""2!&52 # #21&202' *2192+22'!
&2'21252182+22& !2/22' )2

вблизи метеостанциями. По данным этих наблюдений конкретизируются
условия испытаний: средние значения зимних и летних температур, относи
тельная влажность, осадки, высота снежного покрова, солнечная радиация,
скорость и направление ветра и т. д. В качестве примера в таблице 17.7 часть
таких сведений представлена по результатам наблюдений метеостанции
Кубинка в 1977 г.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

271

ГЛАВА

Глава 18. СОХРАНЯЕМОСТЬ ИЗДЕЛИЙ
В ЕСТЕСТВЕННЫХ
УСЛОВИЯХ

18.1. ОСОБЕННОСТИ
ВОЙСКОВОГО ХРАНЕНИЯ

соответствии с [106] периодом хранения при эксплуата
ции является содержание неиспользуемого по назначению изделия в задан
ном состоянии в отведенном для его размещения месте с обеспечением сохра
няемости в течение заданного срока. Опыт использования ВГМ в военных
конфликтах и после военных учений показывает, что большое значение в
мирное время приобретают проблемы не только создания эффективных кон
струкций машин, но и сохранения их боеспособности. Постановке на хране
ние в войсках подлежат все машины, которые не планируется эксплуатиро
вать больше месяца. В зависимости от длительности перерыва в эксплуата
ции устанавливаются два вида хранения: кратковременное (до одного года)
и длительное (более одного года). С учетом реального объема выполняемых
технических осмотров в период хранения кратковременное хранение неред
ко превышает оговоренный для него срок.
Машины, подготовленные для хранения, должны иметь установитель
ный запас хода, быть технически исправными, укомплектованы положен
ным имуществом с установкой съемных комплектующих узлов на свои штат
ные места или в штатную укладку. Приведенные в рабочее состояние акку
муляторные батареи и боеукладка по решению командования хранятся в
машине, а дополнительные емкости для топлива должны быть полностью
заправлены [107].
В зависимости от имеющихся возможностей для хранения машин ис
пользуют открытые площадки и навесы, оборудованные деревянными или
железобетонными лежнями, а также паркихранилища с отапливаемыми и
неотапливаемыми боксами.
При установке на хранение машины должны быть очищены от пыли,
грязи, продуктов коррозии и окрашены в положенный цвет, а горючесма
зочные материалы иметь срок их изготовления не более года. Объем подгото
вительных работ при постановке на хранение, виды технических осмотров в
период хранения, а также регламентные работы должны соответствовать
требованиям Руководства по хранению [107] и технических описаний и ин
272

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

струкций по эксплуатации той или иной марки машины. Регламентные ра
боты выполняются по фактическому состоянию машин: при необходимости
производится замена резинотехнических изделий, сальниковых уплотне
ний, смазки в подшипниковых узлах электрических машин и спецоборудо
вания. К этому роду работ следует отнести проверку состояния машин, хра
нящихся на открытых площадках после дождя, снега, оттепели, ветра с
пылью и т. д.
Постановка машин на кратковременное хранение может осуществляться
двумя способами: консервацией без герметизации машин с использованием
защитных смазок; консервацией с герметизацией машин и с использованием
влагопоглотителей. На длительное хранение машины должны устанавливаться
только с герметизацией корпуса методами «Заклейка» или «Получехол».
Несмотря на подробно разработанный регламент хранения машин [107],
соблюдение которого направлено на обеспечение высокой степени их сохра
няемости, реальное положение несколько иное. Так, например, при обследо
вании состояния танков Т80Б, находившихся 1...3 года на хранении в од
ном из полевых парков в ЛенВО (здесь и далее наименование округов дано до
их реформирования и укрупнения), было установлено следующее. Танки
хранились на лежнях без брезентового укрытия. Из всех требований по под
готовке машин к длительному хранению практически выполнено только
одно — двигатели были законсервированы. Предусмотренная в таких случа
ях герметизация корпуса («Заклейка» или «Получехол») не проводилась, а
технические осмотры, предусмотренные при хранении, либо выполнялись
не в полном объеме, либо не выполнялись вовсе изза некомплектности вой
сковых подразделений квалифицированными специалистами. При обследо
вании технического состояния только части из этих машин (27% по количе
ству) выявлено более 200 отказов. У более чем половины машин не запускал
ся двигатель; 100% машин имели неисправности по системам вооружения;
внутри корпусов присутствовала влага и конденсат. Было установлено, что
основная причина отказов вооружения, стабилизации механизма заряжа
ния, систем электроснабжения и связи, топливной системы и ряда других
систем — окисление контактов в цепях и разъемах, коррозия поверхностей,
закоксовывание топливных форсунок, ухудшение качества изоляции кабе
лей и т. д. Трудоемкость устранения отказов и неисправностей по каждой
машине составляла от 4 до 9 ч.
Не лучше техническое состояние танков, снимаемых с кратковременно
го хранения. Так, из группы танков Т80Б танкового батальона мотострел
кового полка, дислоцированного на Северном Кавказе, на 68% машин были
зафиксированы отказы, потребовавшие для их устранения 4...10 ч восстано
вительных работ. Хранение танков производилось в закрытых боксах без
герметизации корпусов, частично — с открытыми люками членов экипа
жей. Отказы танков, находившихся на кратковременном хранении, в основ
ном имеют те же причины, что и для танков длительного хранения: повы
шенное содержание влаги внутри корпусов, постановка машин на хранение
с неустраненными отказами, некачественное техническое обслуживание в
процессе хранения.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

273

123454564784956 4

8 56785

479545677

45447
8476 657 8 27
7

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

97 897

6 4 8 7 8 2 7 74785
8 247

4762332722378327 !47
34728 27 6"8#676464747$7$7

&43646728787 2'62 78 (6)
4786*647+36 82472)
4342 44747$7$7

%-7

.296 642 47

1234546783294787
43429637

4 632 786467

52# 76464/7

-7

,,7

06 7(647 236467 6*427
.1272 !6467256827 #4/7

-7

,37

!6467!47 # 7287

Таким образом, в процессе хранения ВГМ снижается их надежность, что
приводит к значительному увеличению потока отказов танков, снятых с
длительного хранения на ходовые испытания, по сравнению с танками, не
хранившимися после изготовления.
Сбор и обобщение данных о состоянии ВГМ, снимаемых с хранения, про
водились специалистами, проводившими подконтрольную войсковую эксплуа
тацию регулярно до 1995–1996х гг. В более поздние годы такая работа прак
тически была свернута. Учитывая, что танковый парк России по состоянию
на 2005 г. на 93% состоял из машин поколения 1980–1990 гг. [102] и в настоя
щее время ситуация изменилась незначительно, есть все основания обращать
ся к накопленному банку данных. Для примера в таблице 18.1 представлены
количественные и качественные характеристики отказов танков Т72, Т80
(и их модификаций) при различных сроках и условиях хранения в войсковых
частях различных военных округов по данным одной ПВЭ.
В таблице 18.1 приведены следующие обозначения групп танков: А —
танки Т72 после 10 лет хранения с герметизацией типа «Получехол»; Б —
танки Т80 и Т80Б после 7...10 лет хранения с герметизацией типа «Получе
хол»; В — танки Т80Б и Т80БВ после года хранения (наличие герметиза
ции не указано); Г — танки Т80Б и Т80БВ после 1...3 лет хранения на
открытой площадке без укрытия брезентом; Д — танки Т80Б и Т80БВ по
сле 1...2 лет хранения в закрытом боксе без герметизации.
Как видно, для танков групп А и Б, находившихся на хранении продол
жительное время (7...10 лет), несмотря на их герметизацию, наибольшее
количество отказов вызвано неудовлетворительной работой РТИ и наличи
ем влаги внутри приборов. Большое число случаев коррозии металлов и
окисления контактов в разъемах (группа Г) свидетельствует о неудовлетво
рительной организации условий относительно короткого по времени хране
ния танков (1...3 года): на открытой площадке без герметизации и примене
ния средств укрытия.
274

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Многочисленные проверки состояния танков, снимаемых с хранения,
проведенные в рамках ПВЭ, позволяют указать на основные причины их
низкой эксплуатационной надежности:
§ недостаточная эффективность применяемых способов герметизации тех
ники, находящейся на хранении;
§ малоизученность процесса старения и коррозийной стойкости применяе
мых элементов и материалов, особенно РТИ, элементов электро и спец
оборудования, спецжидкостей;
§ малоэффективная система технического обслуживания и поддержания
боеготовности машин;
§ недостаточная контролепригодность систем и сборочных единиц, что
затрудняет своевременное обнаруживание и устранение отказа;
§ нарушение процессов постановки на хранение (в том числе с неустранен
ными дефектами) и обслуживания машин изза сложности и трудоемко
сти проводимых при этом работ, а также некомплектности и недостаточ
ной обученности личного состава.
Указанные причины отрицательно сказываются на техническом состоя
нии машин: за период хранения происходит приращение потока отказов Dw.
Как следствие, танки групп хранения имеют показатель безотказности в
2,5...4 раза ниже, чем танки групп войсковой эксплуатации.

18.2. ОБОБЩЕННАЯ ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ МАШИН
ПОСЛЕ НАТУРНОГО ХРАНЕНИЯ
В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ РАЙОНАХ
Воздействие климатических факторов вызывает значитель
ное снижение уровня надежности машин за счет ухудшения качества ком
плектующих изделий, конструкционных и эксплуатационных материалов в
составе систем, комплексов, узлов, агрегатов, механизмов, что проявляется
при использовании техники после хранения. На рисунках 18.1 и 18.2 пока
заны распределения потока полных отказов (для танков Т55) в зависимости
от пробега после различных сроков хранения в холодном и жарком климати

Рис. 18.1

Распределение
параметра потока
полных отказов танка
Т55 в зависимости
от пробега после
различных сроков
хранения в холодном
климатическом регионе:
____ — новые машины; – ´ –

—
машины после 5 лет хране
ния; – ° – — машины после
9 лет хранения.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

275

Рис. 18.2

Распределение параметра
потока полных отказов
танка Т55 в зависимости
от пробега после
различных сроков
хранения в жарком
климатическом регионе:
___ — новые машины; – ´ –—
машины после 5 лет хранения;
– ° – — машины после 9 лет
хранения.

ческих регионах, наглядно иллюстрирующие, что количество отказов уве
личивается после 5 лет хранения на 20...60%, а после 9 лет — в 1,5...6,5 раз
по сравнению с результатами аналогичных испытаний вновь изготовленных
машин. Следует отметить, что приведенные зависимости включают отказы,
обусловленные не только неблагоприятным воздействием внешних условий,
но и имевшими место ухудшениями характеристик работоспособности эле
ментов вследствие конструктивных и производственных недостатков, оши
бок экипажа и ремонтного персонала в ходе предварительной войсковой
эксплуатации (до постановки на хранение) и др. Поэтому, чтобы оценить
степень влияния на машину только климатических факторов, рассмотрим
результаты оценки технического состояния его отдельных элементов, полу
ченные при проведении технического обслуживания ТО1 и ТО2 в пунктах
длительного хранения машин, расположенных в разных военных округах.
Обобщенные результаты этих исследований представлены в таблице 18.2.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123454567894 56 4 8 975678 95 84345988
485958 545678
958
434598
4 98

$"9%8 2 69
896 98 6 9

-"9. 36 2 9
327 88899

0"9129
2 9)6
2988 6*9

946 96 894 56 4
975678

6 658623454567894 56 4
975678

1234567869 63 6 8 7 898 6 9 267869 2 63822963 289
28926789 879
3667894 78 6793
8 6 9
292 34!9527 "9#
76933877693267869 34!
396 398 6 92
67896 269366789527 9
&469 298 2 698
6 9364 9 3629

'33896 269 8798 6 9

& 6394326 89!(6 29

'33896 269!232!2798989
27 9388729) 27*966
789)!376 3273 63*989276 23
79 6278 93 29)+,&*9

1234567869 63 6 8 7 898 6
9 289

& 639/2 8 7 894 78 6
794 3 9

& 62786932! 698 8989 %63 289 639/2 8 7 89
2 3 82 39!827869 289 2 8 769323456786936879
892 9
4 7678989329

1
276

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12343567897

1234567289
749
2 459

554 34594 7 3229
3234279

1234556789 9 3
9 3
5 368
3

9 936 553 99 3
556789 3 3 9 35
368 3

5665 5
6 553

23 9 3
769 3
5 9 3!5
9!376
9 5 535567
89 3

"7 93 963# 5 353
$9 23% & 3 35 35
963769 36 5 3
' 563556789 234(53 3
653'5!53!5 9!376
9 5 53556789 3

) 9 #*9 93565 9 3 5
$ 3$993 3 3769 23
47 93+ (3!5(35!6( 3
9& (3235665 3!5 !53
6,9 53 36 5-9!65 (39
93

.23/9!655'5
675 93

'5 336'593569' 99 3!5
65! 93 (! 33 5(3$9
230 9 9 935& 5 35!
3!5 65# 5 96 9# (3
6 '5653

0 9 9 93565 9 3 5$ 3
6555235665 5 5935689 93
-9!656 76( 3(!1&99 3
& !5 36 '565 36956 993

223693
3

) 9 #*9 93# 5 36 9
0 9 9
969& 3
53 89 3
-9!65
5+ 5 230 9 9 93&7
9# 5 36 9
! 379 &9 93
9 $ 3969& !3

936!96 !36 5
(3993

32346 '56(3
'19 3

89 93669*1+9355'
5 36 '5653 5& 5 53 9 3

0 9 9
-9!65

936!96 !36 5
(3993

)7*9 9355 3!&93
5 36 '5653 '19 3

567*9
3

623 9 3!5
9! 53
+ (3

"!36 '5637"8223"!33
6'593& !53 9 (35865
7*9 3

0 9 9 936!96 !36 5
-9!65 (399235665 3!5
!5336,9 3& !53

9:23567 3
'* 3

89 93 96 9 & 5 35' 9
5 53 3 556 56 5 5 53
599 3

567*9 9 35963767 353
69 5(375 9 31!5 31&
!5 3!6(*3599 3

)7*9 93 ! 655& (3
535',9!3

"59 93 3667*9
(35!6( 3

759

7 794 7 3229
3234279

5935689

93993

936591+9 535!6(

93!5!65&

В основу приведенных данных положена статистическая информация по
изменению показателей и свойств элементов представительной выборки ВГМ
(более 150 ед. танков типа Т64, Т72Б, Т72М, Т80Б, более 200 ед. боевых
машин пехоты типа БМП1 и БМП2 и более 50 ед. бронетранспортеров типа
БТР80) после 5...10 лет хранения в различных климатических регионах
(Киевском, Прибалтийском, Ленинградском, Московском, Белорусском,
Прикарпатском и Сибирском военных округах).
Как видно из таблицы 18.2, причиной большинства изменений техниче
ского состояния (ИТС) в элементах объектов является коррозия деталей. Осо
бенно интенсивно подвержены коррозионному поражению узлы и механизмы
двигателя, агрегаты трансмиссии, контакты разъемов и электрооборудование.
Наибольшие необратимые изменения физикомеханических свойств (ста
рение) происходят в резинотехнических изделиях, которые применяются в
конструкции машин в большом количестве (БТР80 — 1243 ед., танк Т80Б —
720 ед., танк Т72Б — 680 ед., БМП1 — 397 ед.). Это проявляется в сниже
нии механической прочности (рис. 18.3), потере упругих свойств (рис. 18.4),
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

277

Рис. 18.3

Длительность выдержки
резиновыми дюритовыми
шлангами Æ 24 мм (резина
НО681) опрессовки
давлением 1,5 МПа после
разных сроков хранения

Рис. 18.4

Изменение твердости
уплотнений опорных
катков ходовой части
(резина СКН18) от срока
хранения по трем
климатическим зонам:
_____ — жаркая; – ´ – — умерен
ная; – ° – — холодная.

Рис. 18.5

Изменение
работоспособности
резинометаллического
шарнира от срока
хранения по трем
климатическим зонам:
_____ — жаркая; – ´ – — умерен
ная; – ° – — холодная.

Рис. 18.6

Изменение сопротивления
изоляции электрических
проводов в цепях:
– * – — стабилизатора вооруже
ния; – ´ – — комплекса управ
ляемого вооружения; – ° – —
электроблока разрешения вы
стрела; _____ — питания стар
тера.

278

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

изменении геометрических размеров или ухудшении работоспособности
(рис. 18.5) деталей из резины, используемых в различных элементах. При
чем уже после пятилетнего хранения объектов число дефектных РТИ состав
ляет 20...30% применяемой номенклатуры.
Рассмотрение причин, влияющих на снижение и выход за пределы тех
нических условий (ТУ) параметров электронных блоков и устройств показы
вает, что эти процессы являются следствием изменения выходных характе
ристик радиоэлектронных деталей и уменьшения сопротивления изоляции
электрических проводов в результате старения полимерных материалов.
Анализ результатов оценки машин при хранении позволяет сделать вы
вод, что в первую очередь, через 2...4 года, а в отдельных случаях и раньше,
происходит изменение технического состояния (ИТС) блоков системы воо
ружения и электропитания. Подтверждением этому служит рисунок 18.6,
на котором приведены изменения сопротивления изоляции электрических
проводов в цепях отдельных блоков в зависимости от срока хранения.
Между тем не все ИТС оказывают непосредственное влияние на работо
способность ВГМ. К ним относится: отслоение или разрушение лакокрасоч
ных покрытий корпусных деталей, коррозия металлических частей движи
теля и т. п. Тем не менее такие изменения учтены в таблице 18.2, поскольку
они характеризуют воздействие климатических факторов на объект снару
жи, которое, в зависимости от способа хранения, по количеству факторов,
их сочетаний и интенсивности может отличаться от действия КФ на элемен
ты, расположенные внутри.
Таким образом, из рассмотренных данных следует, что изменения техни
ческого состояния элементов машин от воздействия факторов внешней сре
ды обусловлены в основном следующими физикохимическими процессами:
§ коррозией деталей;
§ старением резинотехнических и полимерных материалов;
§ изменением характеристик радиоэлектронных деталей.
Кроме того, при оценке этого воздействия на объект необходимо учиты
вать изменение состояния лакокрасочных покрытий.

18.3. ОСНОВНЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ПРИ ХРАНЕНИИ ВГМ, НЕОБХОДИМЫЕ
ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
ПРИ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЯХ
При хранении машин ряд климатических факторов, ини
циирующих рассмотренные выше физикохимические процессы, практиче
ски отсутствует. Так, невысокая проникающая способность ультрафиолето
вой составляющей солнечного излучения приводит к тому, что соответ
ствующие химические реакции (фотолиз, фотоокисление) могут развиваться
только при хранении образцов в полевых условиях без навесов или зачехле
ния и только в элементах, расположенных снаружи. Учитывая, что в войско
вых условиях машины хранятся под укрывочным брезентом, под навесом или
в неотапливаемых складских помещениях, можно с большим основанием
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

279

исключить из числа климатических факторов, определяющих изменения
состояния элементов машин при хранении, фотолитическое воздействие сол
нечного излучения.
Согласно Руководству по хранению [107] для защиты машин от действия
влаги применяются различные способы герметизации корпусов и закладка
влагопоглощающего агента — силикагеля. Предполагается, что силикагель
должен обеспечивать осушку воздуха внутри объекта и поддерживать его
относительную влажность в пределах 20...60%. Выполнение этого условия
позволило бы учитывать действие влажности только для наружных элемен
тов объекта. Однако имеющиеся результаты опытного хранения образцов с
применением способов частичной герметизации («Заклейка», «Получехол»
и др.) показывают, что относительная влажность воздуха внутри них не пре
вышает, как правило, 60% в течение не более 6...18 месяцев. Основной при
чиной проникновения влаги внутрь является недостаточная герметичность
обитаемых отделений. Влажный воздух из наружной атмосферы проникает
в машину через башни, уплотнения торсионов, заклейку герметизирующих
материалов (пленка, брезент, ткань, бумага), а также через «непровар» и
трещины сварных соединений.
Механизм этого процесса был раскрыт путем эксперимента, выполнен
ного в климатической камере ОАО «ВНИИТрансмаш» на танке Т90, резуль
таты которого представлены на рисунке 18.7. Из рисунка видно, что при

Рис. 18.7

Изменение давления в обитаемом отделении танка Т90 (кривая 1) и в климатической
камере (кривая 2) при работе фильтровентиляционной установки объекта и
вентилятора системы отсоса газов из камеры:
I, II — соответственно включение и выключение фильтровентиляционной установки; III, IV —
соответственно включение и выключение вентилятора.

280

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

включении фильтровентиляционной установки объекта (положение I), ко
торый был загерметизирован полиэтиленовой пленкой и защитными экра
нами оборудования для подводного вождения, давление внутри обитаемого
отделения поднимается на 784 Па (80 мм рт. ст.), а при выключении (поло
жение II) опускается до атмосферного. При включении вентилятора систе
мы отсоса выхлопных газов (положение III) в камере и через 3...5 с внутри
объекта создается разрежение до 588 Па (60 мм рт. ст.). Если учесть, что в
натурных условиях войскового хранения атмосферное давление может ко
лебаться в течение 2...3 ч на 400...700 Па [108], становится очевидным меха
низм воздухообмена в системе «объект — атмосфера»: при понижении атмо
сферного давления осушенный силикагелем воздух выходит из объекта, а
при повышении — все новые и новые порции «влажного» воздуха поступают
в обитаемое отделение.
Таким образом, при хранении машин влажность воздуха в обитаемом
отделении зависит от степени увлажнения атмосферного воздуха. Это необ
ходимо учитывать при проведении ускоренных климатических испытани
ях: параметры воздуха внутри и снаружи объекта необходимо поддерживать
одинаковыми.
Оценивая изложенное, можно отметить, что основными климатически
ми факторами, определяющими изменение технического состояния объек
тов БТВТ при войсковом хранении, следует считать температуру и относи
тельную влажность воздуха.

18.4. ОПЫТНОЕ ХРАНЕНИЕ МАШИН
Опытное хранение представляет собой испытание на воздей
ствие КФ в естественных условиях с оценкой их влияния на работоспособ
ность машин в течение и после установленного срока.
Основными задачами опытного хранения являются [109, 110]:
§ оценка соответствия изделий заданным тактикотехническим требова
ниям по климатической сохраняемости на основе полученных опытных
данных;
§ проверка и подтверждение результатов ускоренных испытаний изделий
по оценке их климатической сохраняемости;
§ определение (исследование) особенностей влияния КФ на работоспособ
ность и исправность изделий с обоснованием предложений по средствам
защиты от климатических воздействий в процессе эксплуатации;
§ уточнение порядка и объема технического обслуживания изделий при
хранении;
§ получение опытных данных, необходимых для решения вопросов о про
длении срока службы изделий.
Опытное хранение проводится в пунктах, воспроизводящих климатиче
ские воздействия заданных техническими требованиями условий эксплуа
тации. Выбор таких пунктов проводится в соответствии с [105, 111]. Испы
таниям подвергаются опытные машины, изготовляемые по предполагаемой
для серийного производства технологии.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

281

Закладка машин на опытное хранение производится до решения вопроса
о принятии их на вооружение (за 1,5...2 года), чтобы обеспечить получение
сведений, необходимых для прогнозирования срока службы.
Программа опытного хранения должна включать в себя: указания о цели
испытаний; условия (место) и сроки их проведения; характеристику опыт
ных объектов и их количество (достаточное для статистической оценки ре
зультатов испытаний); порядок подготовки, объем и сроки проведения рег
ламентных работ в процессе хранения; способы консервации или перекон
сервации изделий; критерии оценки влияния сроков и условий хранения на
состояние боеготовности машин и ряд других положений, в частности, ка
сающихся последующей отработки результатов испытаний и формы отчет
ности.
Опытное хранение в зависимости от заданных на изделие технических
требований проводят в полевых условиях, под навесами, в отапливаемых
или неотапливаемых хранилищах. При хранении в полевых условиях ма
шины размещают на подставках, стеллажах, деревянных настилах и т. д.,
обеспечивающих отрыв от поверхности земли на 0,3...0,5 м.
Температура и относительная влажность в отапливаемых хранилищах
принимаются в соответствии с технической документацией на условия хране
ния соответствующих машин; при отсутствии указаний температура может
приниматься в пределах 5...25°С, а относительная влажность — 60...80%.
Статистическая характеристика температурновлажностных комплексов за
год применительно к наиболее перспективным отапливаемым железобетон
ным обсыпным хранилищам арочного типа содержится в [109]. Статистиче
ская характеристика температуры и влажности под навесом (в сараях) не
отличается от статистической характеристики приземной атмосферы соот
ветствующих климатических районов.
В неотапливаемых кирпичных или шлакобетонных хранилищах с бетон
ным или асфальтовым полом потолочного перекрытия (тип А или тип Б)
распределение температур воздуха характеризуется меньшим размахом ме
жду максимумом и минимумом.
Распределение относительной влажности воздуха в неотапливаемых хра
нилищах в жаркой и холодной зонах может характеризоваться законом рав
номерной плотности в пределах 40...100%, а в умеренной — 60...100% (ре
гулируется путем проветривания). Влияние тепловой инерционности неота
пливаемых хранилищ на переходы температуры воздуха через нулевое
значение характеризуется коэффициентами, определяемыми опытным пу
тем; для ориентировочных оценок применительно к нашей стране его обоб
щенное значение составляет 0,12 при стандартном отклонении 0,03.
Режимы хранения могут включать в себя: непрерывное хранение, хране
ние с периодической переконсервацией, хранение с переконсервацией и про
веркой работоспособности, хранение с транспортированием и проверкой рабо
тоспособности. Одной из основных задач опытного транспортирования явля
ется проверка соответствия машин заданным техническим требованиям по
сохраняемости в условиях транспортирования на установленную дальность с
заданными скоростями движения при одновременном учете влияния КФ.
282

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В процессе опытного хранения машин регулярно регистрируют парамет
ры внешней среды — температуру, влажность, солнечную радиацию, коли
чество осадков и т. д., также периодически проверяют техническое состоя
ние и оценивают работоспособность машин по истечении контрольного сро
ка хранения.
Отчетный материал по результатам опытного хранения должен содер
жать: оценку соответствия условий испытаний заданной программе; сис
тематизацию отказов и неисправностей, имевших место при хранении, с
анализом причин их появления; результаты испытаний физикомехани
ческих свойств материалов и работоспособности элементов; условия хра
нения с обобщением метеоданных и оценкой их статистической предста
вительности, а также рекомендации по срокам службы машин и оценку их
соответствия заданным техническим требованиям по климатической со
храняемости.

18.5. ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ
В ЕСТЕСТВЕННЫХ
КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Как отмечалось выше, при эксплуатации полимерных ма
териалов на открытом воздухе в разных климатических условиях основ
ным фактором, вызывающим их старение, является влияние света, особен
но его коротковолновой составляющей. Дополнительное действие оказы
вают также влажность и температура окружающего воздуха, суточные
колебания температуры, включающие переходы через нулевую температу
ру, а также осадки в виде дождя или снега. В промышленно развитых рай
онах возможно присутствие в воздухе агрессивных паров, повышаюших
его кислотность.
Считается [71], что наиболее достоверные результаты о поведении образ
цов материалов в естественных погодных условиях различных климатиче
ских зон могут быть получены только в результате длительных испытаний в
этих условиях. Стандартными методами испытаний [112] предусматривает
ся длительное экспонирование образцов (от 3 до 5 лет) на специальных стен
дах, располагаемых на климатических станциях, находящихся в различ
ных климатических зонах. Испытываемые образцы располагают на стендах
так, чтобы для них обеспечивалась возможность нестесненного изменения
линейных размеров (например, вследствие поглощения влаги) и сохранения
рабочих частей неповрежденными. Для этого используют различные рамки,
кассеты и другие приспособления.
При испытаниях выбирают такие географические пункты, которые по
своим климатическим условиям являются представительными для данной
климатической зоны (пункты, в которых характерные особенности климата
выражены наиболее четко). Выбор представительных пунктов осуществля
ется с учетом данных многолетних метеонаблюдений.
При испытаниях на старение в естественных климатических условиях
получают надежные данные о поведении материалов, однако это сопряже
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

283

но со значительными затратами времени. Использование аппаратов искус
ственной погоды значительно сокращает продолжительность испытаний.
Примером таких аппаратов могут служить гелиоустановки — автоматиче
ские устройства, следящие за солнцем, фокусирующие солнечный свет на
испытываемом объекте (в 2...100 раз) и сохраняющие при этом спектраль
ный состав солнечного излучения неискаженным [113].
Опыт проведения длительных испытаний на старение в естественных
климатических условиях показывает, что имеет место значительный раз
брос результатов определения физикомеханических свойств исследуемых
образцов после старения. Это снижает надежность производимой оценки
гарантийной сохраняемости материала. Одна из причин такого разброса —
случайные колебания в сочетании и интенсивности воздействия внешних
факторов и неоднородность испытываемых образцов из одного и того же
материала.

284

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

Глава 19. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ ВОЕННЫХ
ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

19.1. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА
ЖЕСТКОСТИ КЛИМАТА

процессе хранения машин интенсивность влияния на них
климатических факторов зависит от климата района хранения и изменяется
во времени в соответствии с изменением погоды этого района.
В метеорологии интенсивность воздействия комплекса климатических
факторов принято оценивать по методу Г. Бодмана [114]. По этому методу
для получения количественных оценок вводится понятие технической же
сткости S (суровости) климата и погоды, определяемой в баллах (единицах)
по формуле
S = (1 – 0,04t) × (1 + 0,272v),

(19.1)

где t — температура воздуха, °С; v — максимальная скорость ветра в момент
действия температуры t, м/с.
В методе Бодмана завышено влияние скорости ветра, поэтому формула
(19.1) оказывается малопригодной для объективной характеристики воз
действия климатических факторов в отношении технических устройств.
В частности, определенная по формуле (19.1) техническая жесткость оказы
вается одинаковой, например, для Якутска и Ставрополя.
Для количественного описания воздействия климатических факторов,
характеризующих условия хранения, необходимо выработать критерии их
оценки, позволяющие делать достоверные определения, достаточно простые
и удобные при использовании, тем более что предпосылки для установления
некоторых обобщенных критериев комплексного воздействия климатиче
ских факторов на сохраняемость сложных объектов имеются.
Из предыдущего анализа следует, что процессы изменения свойств боль
шинства элементов машин определяются температурой и влажностью ок
ружающей среды. Климатические условия какоголибо пункта, характер
ного (представительного) для данного типа климата, обычно описываются
[105, 111] двумерным распределением существования в течение года тем
ператур с интервалом Dti = 5°С и относительных влажностей с интервалом
Djj = 5%. Несмотря на то что при хранении объектов под навесом или
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

285

в неотапливаемых хранилищах распределение температур воздуха харак
теризуется несколько меньшим размахом [115] (понижен максимум и по
вышен минимум), по влиянию на процессы старения элементов эти распре
деления могут считаться равнозначными [109].

19.2. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ
В качестве критериев оценки условий хранения введем по
нятия эквивалентных температуры Тэкв и влажности jэкв. Под этими показа
телями будем понимать такие условные постоянные температуру и относи
тельную влажность, при которых константа скорости изменения свойств
(показателей) элементов объекта соответствует своему среднему значению
при изменяющихся температурах и влажности в течение годового цикла.
Принципиальная возможность разработки таких критериев основана на
гипотезе, что старение любого изделия можно формально описать как одну
элементарную химическую реакцию. Скорость такой реакции определяется
некоторой константой, зависящей от температуры по закону Аррениуса [116]:
t = С ехр (Е / RТ),

(19.2)

где t — время реакции; С — константа скорости реакции; Е — энергия акти
вации процесса старения, кал/моль; R — универсальная газовая постоян
ная, равная 1,987 кал/моль×К; Т — температура среды, К.
Тогда, принимая, что при некоторых значениях температуры Ту и отно
сительной влажности jу ускоренных испытаний физикохимические про
цессы изменения свойств элементов аналогичны процессам, протекающим в
условиях хранения при температурах Тi и относительной влажности jj, вы
ражение, позволяющее рассчитать продолжительность ускоренных испыта
ний, будет иметь вид [109]:
S

n m 3 2j 4
5и 1 H 6 8 8 9
6 5ij 6 ехр[Е / R 6 (1/Tу 7 1/Ti )],
i 11 j 11 2у

(19.3)

где tи — продолжительность испытаний, ч; Н — длительность хранения
(годы); tij — длительность существования интервала температур DТi = 5 К со
средним значением Тi (К) и интервала относительной влажности Djj = 5% со
средним значением jj (%), ч; n, m — число градаций температуры и относи
тельной влажности в температурновлажностных комплексах; s — порядок
реакции.
Исходя из формул (19.2) и (19.3), можно записать для имитации однолет
него хранения:
n m

2экв 3 (4экв )S 3 ехр(5 Е / RTэкв ) 1 6 6 2ij 3 (4 j )S 3 ехр( Е / RTi ),
i 11 j 11

(19.4)

где tэкв — количество часов в году, равное 8766 ч; jэкв — эквивалентная тем
пература, К; Тэкв — эквивалентная влажность, К.
286

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Откуда после преобразований относительно Тэкв получим
11

Тэкв

3 n m 7 5 j 8S 6ij
4
ехр(1 Е / R 1/Ti ) .
2 (1 Е / R ) 9ln

9 i 21 j 21 5экв 6экв

(19.5)

Из формулы (19.5) видно, что эквивалентная температура зависит от энер
гии активации, поэтому для какоголибо конкретного пункта не является
некоторым числом, а должна быть представлена зависимостью Тэкв = f(Е).
Поскольку распределение относительной влажности в течение года мо
жет характеризоваться законом равномерной плотности, в качестве эквива
лентной влажности пункта хранения принимается средняя годовая относи
тельная влажность по данным многолетних наблюдений.
Если в формуле (19.5) принять порядок реакции s равным нулю, можно
получить зависимость для расчета эквивалентной температуры без учета
влажности, приведенную в [57]. Однако, как уже отмечалось, влажность
воздуха оказывает существенное влияние на изменение технического со
стояния элементов машин, поэтому использовать значение s = 0 для оценки
условий хранения техники нецелесообразно. Тем более что однозначного
подхода к выбору показателя s (для расчета продолжительности ускоренных
испытаний) в настоящее время не существует. В ряде работ, посвященных
ускоренным методам климатических испытаний (М. Ф. Масловец и др.),
указывается, что порядок реакции может изменяться в пределах от нуля до
единицы. В частности, при учете влажности через парциальное давление
водяного пара Рj значение s принимается равным 0,655 [62]. В других источ
никах [109, 117] предлагается принимать s равным единице.
Для более обоснованного выбора значения показателя s определим по
формуле (19.5) зависимость Тэкв = f(Е) при s = 0, s = 0,655 и s = 1 для различ
ных типов климата: холодного (представительный пункт УланУдэ), уме
ренного (Москва) и жаркого (Ташкент). Полученные результаты в диапазоне
значений энергии активации от 5 до 40 ккал/моль представлены в виде гра
фиков на рисунках 19.1–19.3. Значения эквивалентных влажностей jэкв,
используемых при расчетах, взяты для УланУдэ — 66%, для Москвы —
76% и для Ташкента — 58% [105].

Рис. 19.1

Зависимость
эквивалентной
температуры от
энергии активации
для холодного
климатического
района при разных
значениях
показателя s:
— s = 0; – ´ – —
s = 0,655 (учет влаж
ности через Рj); – ° – —
s = 1.
–––––

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

287

Рис. 19.2

Зависимость
эквивалентной
температуры от
энергии активации
для умеренного
климатического
района при разных
значениях
показателя s:
— s = 0; – ´ – —
s = 0,655 (учет влаж
ности через Рj); – ° – —
s = 1.
–––––

Рис. 19.3

Зависимость
эквивалентной
температуры от
энергии активации
для жаркого
климатического
района при разных
значениях
показателя s:
— s = 0; – ´ – —
s = 0,655 (учет влаж
ности через Рj); – ° – —
s = 1.
–––––

Данные, приведенные на этих рисунках, показывают, что отличия экви
валентной температуры при s = 0 и s = 1 составляют 2...3 К для холодного и
умеренного климатических районов и 3...4 К — для жаркого. Учет влияния
влажности через Рj (s = 0,655) дает близкие результаты с данными расчета
ми при s = 0.
Таким образом, поскольку явной зависимости между Тэкв и значением
показателя реакции s установить не удается, оценку условий хранения с
помощью предложенных критериев следует проводить для двух значений s:
нуль и единица.
Оценка условий хранения с помощью эквивалентных температур и влаж
ностей проводится путем сопоставления длительностей воздействия клима
тических факторов сравниваемых пунктов на элементы объектов с разными
значениями энергии активации до одинаковой степени их старения. Для
этого, используя формулу (19.5), можно найти отношение длительностей
воздействий для двух значений Тэкв и jэкв:
S

6экв / 6экв
1

2 1экв 3
1 5
74
8 ехр[( Е / R 8 [(Тэкв 9 Тэкв )/(Тэкв1 Тэкв2 )]].
1
2
4 1экв 5

(19.6)

Результаты расчетов для выбранных типов климата приведены в табли
це 19.1.
288

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

1234562789347 6 737367 86278934527 4 7526
86 26756 244 5846 27 264 86 2 8 4 6344 527736
52736 87 7324 5 3 6 3736 6 3766 2666
6 86 2

5678799

8 2

466732 1

12345627893 86278934529 4 7526 6 3766
2666
8! 489

" 8! 489

#$ 8! 489

13442

13 42

1312

131 2

1342

4312

432

4312

43 2

432

4312

1
Из таблицы видно, что процесс старения элементов в широком диапазоне
энергии активации в условиях умеренного и холодного климата отличается
незначительно, а в условиях жаркого протекает в 1,3...2 раза быстрее, чем в
умеренном. Влияние показателя s существенно (в 2 раза) проявляется толь
ко при сопоставлении сроков хранения в умеренном и жарком климате, что
объясняется более весомой разницей значения эквивалентных влажностей и
еще раз подтверждает целесообразность использования для расчетов двух
значений показателя реакции s.
Полученные результаты хорошо коррелируют с данными об изменении
свойств при натурном хранении в различных климатических районах (по
результатам ПВЭ) резинотехнических изделий (рис. 18.4 и 18.5), противо
пожарного оборудования, контрольноизмерительных приборов, электрообо
рудования и других элементов машин. Это позволяет сделать вывод о право
мочности применения эквивалентных температур и относительной влажно
сти в качестве критериев для оценки условий хранения.

19.3. ОБОБЩЕННЫЙ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫЙ ПУНКТ
ХРАНЕНИЯ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ
Сравним скорость старения изделий в разных климатиче
ских районах России, представляющих интерес для оценки сохраняемости
ВГМ. Для начала рассмотрим статистические характеристики температуры
и относительной влажности в представительных пунктах этих районов
(табл. 19.2) [105].
Из таблицы следует, что наиболее неблагоприятными для сохраняемости
(высокая средняя годовая температура в сочетании с высокой влажностью)
являются города Новороссийск и Калининград. Представляет интерес так
же Тюмень, поскольку умеренно холодный климатический район охваты
вает значительную часть территории России, в частности Западную Си
бирь, где хранится большое количество техники. Для этих пунктов были
определены зависимости Тэкв(Е) для s = 0 и s = 1, показанные на рисун
ках 19.4 и 19.5. Относительное изменение сроков хранения объектов для
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

289

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123245246758479 3 3827 452484927 7 32 94925427935249
9 7523427 9 82984 32467584 9 3955449
75234
279 829

4 324675849 39

1234355678696 5
1234355

1234355

2357

79&5

123435567$3(9

79&5

123435567$3(9 7
72)!6 7*#26 7

123245246758479 3 3827 4524849
1129119

219119

31299

2199

4257

69!6!4 7

9 #6$67

'4#97

'9#5#5!4 7

+6646# 7

7
7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

2542739427529 7524984 32467584 9!382 9
7523427 9 823 95544994389527 749523 749"7 729
59 3 49 3674 49"7 #44938243$449

75234279
829

67
2357
'9#5#5!4 7
+6646# 7

2542739427529 75249
49"7 #44938243$449

%&9883' 9

%(9883' 9

)&9883' 9

)(9883' 9

%%7

1
Рис. 19.4

Зависимость
эквивалентной
температуры от
энергии активации
при s = 0 для
представительных
пунктов
климатических
районов России:
– * – — Москва; – ´ – —
Тюмень; ––––– — Кали
нинград; – ° – — Ново
российск.

290

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 19.5

Зависимость
эквивалентной
температуры от
энергии активации
при s = 1 для
представительных
пунктов
климатических
районов России:
– * – — Москва; – ´ – —
Тюмень; ––––– — Кали
нинград; – ° – — Ново
российск.

тех же пунктов при одинаковой степени старения элементов с разными зна
чениями энергии активации, рассчитанных по формуле (19.6), приведено в
таблице 19.3.
Результаты расчетов показывают, что по России скорость старения объ
ектов в разных климатических районах отличается вдвое. В то же время из
полученных данных видно, что Москва может быть выбрана в качестве пред
ставительного пункта для большей территории страны, где время хранения
при одинаковой степени старения элементов в широком диапазоне величин
энергии активации отличается не более, чем на 10...20%.
Проведенные расчетнотеоретические исследования с использованием в
качестве критериев оценки условий хранения ВГМ полученных значений
эквивалентных температур и относительных влажностей для различных
климатических районов России показывают, что Москва является предста
вительным пунктом хранения военной техники не только для районов с
умеренным климатом, но и для большей территории страны. В связи с этим
разработку методов ускоренных стендовых климатических испытаний на
сохраняемость машин следует проводить для условий умеренного климата,
используя статистические характеристики по температуре и влажности для
Москвы.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

291

ГЛАВА

Глава 20. УСКОРЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
НА СОХРАНЯЕМОСТЬ

настоящей главе рассмотрены основные принципы уско
ренных климатических испытаний на сохраняемость полноразмерных ВГМ.
В ней определены цели и задачи УСКИ на сохраняемость, на концептуаль
ном уровне изложены основные положения ускоренных испытаний машин.
Для оценки величин энергетических параметров усовершенствована тради
ционная методика их определения и рассчитано обобщенное значение энерге
тического параметра. Предложен новый подход к расчету продолжительно
сти отдельных видов испытаний. Рассмотренные результаты эксперименталь
ных исследований по отработке приемов проведения испытаний направлены
на выработку практических рекомендаций.

20.1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
УСКОРЕННЫХ СТЕНДОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ
ИСПЫТАНИЙ НА СОХРАНЯЕМОСТЬ
Ускоренными стендовыми климатическими испытаниями на
сохраняемость, с учетом определений по ГОСТ 16504 [118], будем называть
испытания на воздействие климатических факторов, проводимые на испы
тательном оборудовании, методы и условия выполнения которых обеспечи
вают получение информации об изменении сохраняемости исследуемого объ
екта в более короткий срок, чем при натурном хранении.
Целью ускоренных испытаний на сохраняемость ВГМ могут быть:
§ оценка технического состояния объекта в целом и (или) его отдельных
элементов в составе объекта после имитации хранения в течение опреде
ленного срока в заданном климатическом районе;
§ оценка эффективности конструкторскотехнологических решений, при
нятых при изготовлении объекта (отдельных элементов), и организаци
оннотехнических мероприятий по консервации, герметизации и обслу
живанию, направленных на обеспечение требуемого уровня долговечно
сти объекта.
292

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Следовательно, задача ускоренных испытаний на сохраняемость техни
ки — это не моделирование внешних климатических факторов, а создание
условий для воспроизведения таких изменений свойств элементов объектов,
которые ожидаются после назначенного срока при натурном хранении в
заданном пункте.
Для этого необходимо решить следующий комплекс вопросов:
§ провести анализ физикохимических процессов, протекающих в элемен
тах объектов в результате хранения;
§ осуществить выбор и обоснование основных климатических факторов,
воздействие которых определяет изменение элементов объекта;
§ выполнить расчет обобщенного энергетического параметра объектов,
характеризующего зависимость скоростей изменения свойств (характе
ристик) элементов от воздействия климатических факторов;
§ сделать выбор видов и режимов испытаний, позволяющих интенсифици
ровать процессы изменения свойств элементов объектов;
§ сделать выбор испытательного оборудования, обеспечивающего воздей
ствие выбранных климатических факторов и их сочетаний (режимы ис
пытаний);
§ сделать выбор оцениваемых характеристик (показателей) элементов объ
ектов и методик их контроля при проведении испытаний;
§ выполнить обработку и анализ результатов испытаний.
В связи с этим и с учетом накопленного фактического материала (см.
гл. 18 и 19) концепцию УСКИ на сохраняемость ВГМ можно сформулиро
вать в виде следующих методических положений.
1. Для испытаний, как правило, должны поставляться новые (не нахо
дившиеся в эксплуатации) объекты, принятые ОТК совместно с представи
телем заказчика при заводеизготовителе и укомплектованные в соответст
вии с конструкторской документацией.
Накопленный к настоящему времени опыт показывает, что для повыше
ния достоверности получаемой информации по результатам УСКИ целесооб
разно проводить испытания одновременно (последовательно) двух одинако
вых образцов.
2. При проведении испытаний в климатической камере объект должен
подвергаться воздействию температуры и влажности воздуха. Ускорение
процессов, протекающих в элементах объекта (коррозия деталей, старение
РТИ и полимерных материалов и др.), обеспечивается за счет увеличения
абсолютных значений температуры и относительной влажности, непрерыв
ности действия их и сокращения продолжительности циклических перехо
дов температуры через 273 К (0°С). Важно найти правильное соотношение
между скоростью протекания физикохимических процессов при проведе
нии УСКИ и скоростью протекания подобных процессов в натурных услови
ях, поскольку только такой подход обеспечивает большую вероятность по
лучения удовлетворительной корреляции между результатами УСКИ на со
храняемость, имитирующих определенный срок, и данными натурного
хранения аналогичных объектов (или прототипов) после такого же количе
ства лет.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

293

3. Испытания должны проводиться циклами. Каждый цикл имитирует
хранение объекта в течение одного года и представлен по характеру созда
ваемых воздействий следующими видами испытаний:
§ на холодостойкость (воздействие отрицательной температуры);
§ на теплостойкость (воздействие сочетания положительной температуры
и низкой (менее 50%) относительной влажности воздуха);
§ на тепловлагостойкость (воздействие сочетания положительной темпе
ратуры и высокой (от 90 до 100%) относительной влажности воздуха);
§ на циклостойкость (воздействие переходов температуры через 0°С).
Такая структура испытаний соответствует стандартным методам проведе
ния УСКИ на сохраняемость разных видов военной техники [62, 65], но отли
чается от методики ускоренных испытаний быстростареющих элементов БТВТ
[117] введением дополнительного вида испытаний на теплостойкость.
Наиболее важным обстоятельством для проведения испытаний на тепло
стойкость является то, что влияние воздуха с высокой и низкой относитель
ной влажностью на изменение свойств РТИ, полимерных материалов и лако
красочных покрытий, как было показано ранее, существенно отличается.
Так как в естественных условиях при положительных температурах относи
тельная влажность изменяется значительно (рис. 20.1), становится очевид
ной необходимость проведения тепловых испытаний для двух значений влаж
ности.
4. Каждый вид испытаний, являющийся составной частью УСКИ на со
храняемость, должен имитировать определенную часть годового времени
существования различных сочетаний температуры и влажности. Иными
словами, целесообразно разделить температурновлажностные комплексы,
описывающие длительность существования сочетаний температуры и отно
сительной влажности в течение года, на четыре условные зоны, каждая из

Рис. 20.1

Зависимость относительной влажности от температуры воздуха в представительных
пунктах разных климатических районов:
–––––

294

— Москва; – ´ – — Тюмень; – * – — Калининград; – ° — Новороссийск.

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

которых имитируется одним видом испытаний и соответствует определен
ным диапазонам температуры и влажности. При этом:
а) испытание на холодостойкость имитирует часть годового времени, при
которой температура воздуха изменяется от абсолютного минимума для пред
ставительного пункта заданного климатического района до 268 К (–5°С),
относительная влажность — от 0 до 100%;
б) испытание на циклостойкость соответствует количеству времени, в
течение которого температура воздуха изменяется от 268 до 278 К (от –5 до
5°С) при относительной влажности от 0 до 100%;
в) испытания на теплостойкость и тепловлагостойкость имитируют вре
мя существования температур выше 278 К (5°С) с учетом того, что часть
времени, для которой относительная влажность воздуха не превышает зна
чения эквивалентной влажности jэкв для представительного пункта района
хранения, относится к испытаниям на теплостойкость, а со значениями влаж
ности больше jэкв — на тепловлагостойкость; такое разделение базируется
на положении, что по эффективности воздействия климатических факторов
оба вида испытаний должны быть равнозначными, т. е. должны имитиро
вать одинаковый срок условного хранения.
Результаты проведенных на танке Т90 экспериментальных исследова
ний показали, что если принять в качестве границы значение влажности,
равное 50...60%, то степень коррозионного поражения деталей (особенно в
моторнотрансмиссионном отделении) после испытаний на тепловлагостой
кость оказывается значительно выше, чем после такого же срока хранения в
естественных условиях, а изменения свойств элементов после испытаний на
теплостойкость практически отсутствуют. Исходя из этого, температурно
влажностные комплексы были разбиты по jэкв. Это позволило уравнять ко
эффициенты ускорения обоих видов испытаний и тем самым повысить дос
товерность результатов УСКИ в целом.
Пример деления температурновлажностных комплексов без учета их
длительности по видам испытаний показан для условий умеренного клима
та (представительный пункт Москва) на рисунке 20.2.
5. При выборе значений температуры и относительной влажности возду
ха в климатической камере для проведения каждого вида испытаний следу
ет учитывать:
· статистические характеристики факторов пункта хранения;
· технические характеристики технологического оборудования;
· предельные (максимальные и минимальные) значения температуры и
относительной влажности воздуха, при которых допускается хранение
машин или их комплектующих;
· теплоинерционные показатели элементов машин;
· изменение скорости физикохимических процессов, протекающих в эле
ментах объектов при выбранном сочетании температуры и относитель
ной влажности.
6. Продолжительность каждого вида испытаний рассчитывается по фор
муле (19.3) с учетом значения обобщенного энергетического параметра и
фактической длительности существования температурновлажностных ком
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

295

Рис. 20.2

Деление температурновлажностных комплексов без учета их длительности, условий
умеренного климата (представительный пункт Москва) по видам испытаний:
1 — на холодостойкость; 2 — на циклостойкость; 3 — на теплостойкость; 4 — на тепловлагостой
кость.

плексов, соответствующих каждому виду испытаний, в течение года. При
мер разделения по видам испытаний реального существования сочетаний
температуры и относительной влажности для климатических условий Мо
сквы показан на рисунке 20.3.
7. Технологическое оборудование климатических камер должно соответ
ствовать требованиям ГОСТ 24813 [119] и обеспечивать испытательные ре
жимы со следующими характеристиками:
§ диапазон изменения температур воздуха от 223 К (–50°С) до 343 К (70°С)
при неравномерности температурного поля по объему не более ± 1 К и
погрешности поддержания не более ± 3 К в час;
§ диапазон изменения относительной влажности (при положительных темпе
ратурах) от 20 до 100% при погрешности поддержания не более ± 5% в час;
§ скорость нагрева воздуха при проведении испытаний 20...120 К в час;
§ скорость охлаждения воздуха при проведении испытаний 35...50 К в час.
Основные приемы ведения технологических режимов при проведении
испытаний рассмотрены в п. 20.4.
Стендовое оборудование климатических камер должно соответствовать
требованиям ОСТ В3603585 [120] и обеспечивать проведение оценки техниче
ского состояния элементов, характеризующих работоспособность объекта.
8. Перед проведением испытаний объект должен быть подготовлен в соот
ветствии с требованиями к его установке на хранение, приведенными в инст
рукции по эксплуатации и Руководстве [107]. В объекте устанавливаются пер
вичные преобразователи, позволяющие контролировать температуру наибо
лее теплоинерционных элементов и параметры воздуха внутри объекта. Вывод
кабелей от датчиков, расположенных внутри, должен осуществляться через
296

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 20.3

Разделение по видам испытаний
времени существования сочетаний
температуры и относительной
влажности для климатических
условий Москвы:
1 — на холодостойкость; 2 — на цикло
стойкость; 3 — на теплостойкость; 4 —
на тепловлагостойкость.

Рис. 20.4

Заглушка для подключения
первичных преобразователей,
размещенных внутри танка Т90
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

297

технологическое отверстие (лючок) в корпусе, предназначенное для монта
жа оборудования (закрыто при эксплуатации штатной крышкой) с помощью
заглушки с уплотнением и креплением аналогично штатной крышке. При
мером может служить заглушка на технологический лючок корпуса танка
Т90, используемый для монтажа распределительной коробки оборудова
ния, как показано на фотографии рисунка 20.4.
9. Оценка сохраняемости испытываемого объекта проводится путем со
поставления результатов технического осмотра и проверки нормированных
показателей его элементов до и после проведения ускоренных испытаний,
имитирующих заданный срок хранения, с требованиями конструкторской
документации (ТУ). Номенклатура проверяемых показателей должна ха
рактеризовать техническое состояние элемента: его работоспособность, сте
пень старения комплектующих деталей и материалов, их коррозионную стой
кость. На основании анализа полученных результатов делается заключение
об уровне сохраняемости объекта в течение заданного срока: составляется
перечень элементов, потерявших работоспособность или показатели кото
рых вышли за пределы ТУ; разрабатываются предложения и рекомендации
по доработке конструкции или по технологии изготовления (консервации,
герметизации) этих элементов.

20.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ
ОБОБЩЕННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ПАРАМЕТРА
При расчете продолжительности отдельных видов УСКИ на
сохраняемость большое внимание уделяется выбору значения энергетиче
ского параметра В (В = Е / R) объекта (его элементов) испытаний, позволяю
щего достоверно и достаточно полно характеризовать зависимость скорости
изменения показателей (свойств) от воздействия климатических факторов.
Сведения по значениям величин энергетических параметров для элемен
тов ВГМ практически отсутствуют, а использование обобщенных данных из
других областей военной техники (например, по материалам исследований
Ф. К. Масловца) недостаточно изза большого разброса этих значений для
каждого вида материалов и элементов.
В общепринятых методиках [57, 65, 109] энергетический параметр В
определяется через производную скорости процесса изменения свойств или
значений какоголибо показателя испытуемого образца при различных тем
пературах окружающей среды по формуле
В = d(ln C) / d(l / Т),

(20.1)

где С — коэффициент скорости изменения свойств или показателей; Т —
температура среды, К.
При этом предполагается, что изменение оценочных показателей во вре
мени может аппроксимироваться формулой
W = Woexp (–Сt),
298

(20.2)

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

где Wo, W — соответственно начальное и текущее в момент времени t значе
ния показателя.
В ходе исследований по оценке величины В испытываемые изделия
нагреваются до различных температур Тj (j = 1, 2, ..., k, k ³ 2) и через про
межутки времени ti выдержки их при этих температурах и одинаковой
влажности определяются значения показателей Wi (всего m измерений).
Далее для каждой температуры Тj определяются значения Сj и Woj по фор
мулам:
m

i 11

5 2i 3 ln Wi 4 1/ m 3 5 ln Wi 3 5 2i

Cj 1 i 11

i 11

ln Woj 1

;

m
m
1/ m 68 5 2i 79 4 5 22i
i 11

m
1 m
1 m m
2 5 ln Wi 2 5 32i 4 2 5 3i 5 3i ln Wi
m i 11
m i 11 i 11
i 11
m

5 32i 4

i 11

(20.3)

16m 7
53
m 8 i 11 i 9

(20.4)

и находится величина энергетического параметра В:
В1

K 1
K 1
1 K
2 4 ln Сj 2 4
3 4 2 ln Cj
K j 11
j 11 Тj
j 11 Тj
2

2
1
15K 1 6
4 75 86 3 7 4
K 9 j 11 Тj 8
j 11 9 Тj
K

(20.5)

Из вышеизложенной методики видно, что для нахождения величины В
необходимы специальные испытания, требующие, как правило, существен
ных финансовых вложений и затрат времени. В то же время имеется значи
тельный статистический материал о техническом состоянии ВГМ при вой
сковом хранении в различных климатических районах, накопленный в на
учноисследовательских учреждениях Минобороны России и организациях
промышленности. Целесообразно использовать эти данные для оценки энер
гетических параметров элементов машин. Это позволит, вопервых, опреде
лить значения энергетического параметра на основе реальных физикохи
мических процессов, протекающих в элементах при комплексном воздейст
вии климатических факторов в конкретных условиях хранения; вовторых,
учесть информацию о длительном взаимовлиянии элементов, находящихся
в объекте в функциональных связях.
Осуществить это предложение практически можно, преобразовав фор
мулу (20.5) для описания воздействия нестационарных температур с уче
том того факта, что влажность воздуха при этом воздействии также неоди
наковая. Для этого необходимо использовать значения эквивалентных
влажностей. Поскольку величина (jэкв)S является сомножителем времени ti
(см. формулу (20.4)), а коэффициент Сj — величиной, обратной ti, то форму
ла (20.5) преобразуется к виду:
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

299

В8

1/3 1 46ln(Cх / 2хs ) 3 l(Cум / 2хs ) 3 ln(Cж / 2sж )57 1 (1/Тх 3 1/Тум 3 1/Тж )
2 3 1/ Т 2 9 1/3 1 (1/ Т 3 1/ Т
2
1/Тх2 3 1/Тум
х
ж
ум 3 1/ Тж )

s )
1/Тх 1 ln(Cх / 2хs ) 3 1/Тум 1 ln(Cум / 2sум ) 3 1/Тж 1 ln(Cж / 2ж
,
2 3 1/ Т 2 9 1/3(1/ Т 3 1/ Т
2
1/Тх2 3 1/Тум
х
ж
ум 3 1/ Тж )

(20.6)

где Т — эквивалентная температура района хранения; j — эквивалентная
относительная влажность района хранения; S — показатель степени, харак
теризующий влияние влажности; индексы «х», «ум», «ж» соответствуют
холодному, умеренному и жаркому климатическим районам.
Исходя из того, что эквивалентные температуры, как было показано
ранее, сами зависят от величины В, формулу (20.6) для практического при
менения можно упростить.
Введем дополнительные обозначения:
Т1 = 1 / Тх – 1 / Тум = (Тум – Тх) / (Тх × Тум);
Т2 = 1 / Тх – 1 / Тж = (Тж – Тх) / (Тх × Тж).

(20.7)
(20.8)

Тогда формула (20.6) примет вид:
В5

s )
10,5 2 (Т1 3 Т2 )ln(Cx / 4xs ) 3 (Т1 1 0,5 2 Т2 )ln(Cум / 4sум ) 3 (Т2 1 0,5 2 Т1 )ln(Cж / 4ж
.
Т12 3 Т22 1 Т1 2 Т2
(20.9)

Введя новые обозначения:

A1 1 [20,5(T1 3 T2 )]/[(Т12 3 Т22 2 T1T2 ) B];

(20.10)

A2 1 [T1 2 0,5T2 ]/[(Т12 3 Т22 2 T1T2 ) B]

(20.11)

(T2 1 0,5T1 )/[(Т12 2 Т22 1 T1T2 ) B] 3 1( A1 2 A2 ),

(20.12)

и учитывая, что

получим функциональную зависимость:
F(В) = А1ln[(Сх / Сж)(jж / jх)s] + А2ln[(Сум / Сж)(jж / jум)s] = 1, (20.13)
из которой методом последовательных приближений находим значение В.
Если имеются данные по хранению элементов исследуемого объекта толь
ко в двух пунктах, формула (20.6) преобразуется к виду
В = ln[(С2 / С1)(j1 / j2)s] / (1 / Т1 – 1 / Т2).

(20.14)

В этом случае величина В определяется либо подбором, либо графически
после построения вспомогательных графиков зависимости Y = В(1 / Т1 – 1 / Т2)
в координатах YВ по точке Y = ln[(С2 / С1)(j1/j2)s].
Для проверки правомочности использования формул (20.2)–(20.4) в инте
ресующей области ниже сопоставлены значения энергетических параметров
для изделий из резины НО681, рассчитанные по результатам натурного хра
нения дюритовых патрубков и лабораторных испытаний образцов резины.
300

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 20.5

Изменение разрывного усилия дюритовых патрубков от срока хранения
по трем климатическим районам:
–––––

— жаркий; – ´ – — умеренный; – ° – — холодный.

Рис. 20.6

Изменение относительного удлинения дюритовых патрубков от срока хранения
по трем климатическим районам:
–––––

— жаркий; – ´ – — умеренный; – ° – — холодный.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

1234567879 8
587 2
8 82

278 11 221 89 874 82

83 94 4 5
11

7 72564 452

221 1

221

123245678

9 8

9 98

55678

9 9 8

9 98

9 998

9 9 8

1
В естественных условиях дюритовые патрубки хранились в составе ма
шин в районах с холодным, умеренным и жарким климатом. При хранении у
них периодически проверялись физикомеханические характеристики: уси
лие на разрыв и относительное удлинение. Графики изменения этих показате
лей в зависимости от срока хранения показаны на рисунках 20.5 и 20.6.
Для полученных данных по формулам (20.3) и (20.4) были рассчитаны
значения Сj и Woj (табл. 20.1), а по формуле (20.2) определены теоретические
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

301

Рис. 20.7

Изменение разрывного усилия дюритовых патрубков, рассчитанное по формуле (19.2),
для трех климатических районов:
–––––

— жаркий; – ´ – — умеренный; – ° – — холодный.

Рис. 20.8

Изменение относительного удлинения дюритовых патрубков, рассчитанное
по формуле (19.2), для трех климатических районов:
–––––

1234526789

— жаркий; – ´ – — умеренный; – ° – — холодный.

526358 93358

6 6528118789636459 83 238 8
!55228

"3968

9789 797 9

123456789
78

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

6 652 811834632258 85 5645968366 78
6525268 933558
28

1
зависимости изменений характеристик дюритовых патрубков от длительно
сти (рис. 20.7 и 20.8).
Рассчитанные по этим зависимостям значения коэффициентов Сj приве
дены в таблице 20.2. После подстановки полученных величин в выражение
(20.13) и использования графиков зависимостей Е = f(Тэкв) для различных
климатических районов (рис. 19.1–19.3) с учетом (s = 1) и без учета (s = 0)
влажности можно найти значения энергетических параметров (табл. 20.3).
302

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123452678925 5 645 683 35 878 6 83 8
68 5628 88322823 2 8 3252678
!25

$52635"833 5%8

#818
28&8 8

9789 797 9

123456789
78

5 645 6"83 35

28&8'8

7
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

(5)6868 )6 5%2 %83 3 286 326"8
3$8 56283 68 8
5 8 5)638
6 326"8

*55 3 3838
835 5#8+8

2 6 5%2378
3)2 %838
835 5#8,8

-558 578
6 326"#848

1
Специальные лабораторные исследования по оценке энергетических па
раметров изделий из резины НО681 были проведены на климатическом
комплексе ОАО «ВНИИТрансмаш».
Испытываемые изделия изготавливались по ГОСТ 270 [121], в котором
установлены определенные нормы на технологию изготовления и методы
механических испытаний деталей из резины. Было испытано статистически
представительное количество идентичных образцов (160 ед.). Для создания
различных климатических условий использовалась малогабаритная камера
тепла и влаги типа ТV1000 (фирма NEMA). При выборе режимов испыта
ний был охвачен диапазон температур от 323 до 343 К и относительной влаж
ности от 50 до 80%.
Общая продолжительность испытаний tисп на каждом режиме соответст
вовала имитации пятилетнего хранения в районе с умеренным климатом
(Москва) и рассчитывалась по формуле
tисп = Нtr(jэкв / jисп) ехр [В(1 / Тисп – Тэкв)],

(20.15)

где В — энергетический параметр, К (для расчета принято В = 7045 К); Тэкв,
jэкв — соответственно эквивалентные температура (К) и относительная влаж
ность (%) имитируемого района (Тэкв = 280 К, jэкв = 76%); Тисп, jисп — соот
ветственно температура (К) и относительная влажность (%) в климатиче
ской камере; tr — продолжительность годового цикла, равная 8766 ч; Н —
длительность хранения, год (Н = 5).
Режим и продолжительность проведения испытаний приведены в табли
це 20.4.
В качестве оценочных характеристик изменений свойств резины при
проведении испытаний определялись: разрывное усилие и относительное
удлинение образцов. Каждая характеристика измерялась на пяти изделиях
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

303

Рис. 20.9

Изменение удлинения образцов резины марки НО681 после выдержки на различных
режимах испытаний и рассчитанное теоретически:
– ´ – — режим № 1; – – – — режим № 2; – ° – — режим № 3; – * – — режим № 4; ––––– — теоретиче
ская зависимость.

Рис. 20.10

Относительное изменение разрывного усилия образцов резины марки НО681 после
выдержки на различных режимах испытаний и рассчитанное теоретически:
– ´ – — режим № 1; – – – — режим № 2; – ° – — режим № 3; – * – — режим № 4; ––––– — теоретиче
ская зависимость.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123452678925 5 645 683 35 8 38 56283 688
8 5 3 386 326!8863 645 !835 58
52635!833 5 8

123456789
78

"25
11238#8$%&8

5 645 6!83 35

8
11238#8%&8

9789 797 9

1
304

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

перед началом и три раза (через равные промежутки времени) в течение
испытаний.
Полученные результаты представлены на рисунках 20.9 и 20.10. На этих
рисунках также нанесены теоретические зависимости изменений исследо
ванных характеристик, рассчитанные по формулам (20.2)–(20.4). На осно
вании полученных данных были определены значения энергетических пара
метров для испытанных изделий, приведенные в таблице 20.5.
Как видно из таблицы 20.5, значения энергетических параметров для
образцов резины, определенные по двум показателям, отличаются в преде
лах погрешности измерений (1...3%), причем разная относительная влаж
ность воздуха при испытаниях сказывается незначительно. Сопоставление
полученных величин и параметров В для дюритовых патрубков (табл. 20.3)
показывает, что значения энергетических параметров для изделий из рези
ны марки НО681, рассчитанные по результатам испытаний и натурного
хранения без учета влияния влажности, практически совпадают (расхожде
ние 5...7%).
Таким образом, предложенная методика расчета энергетических пара
метров элементов ВГМ по данным натурного хранения может быть использо
вана вместо оценки этих параметров по результатам специальных исследо
ваний в климатических камерах.
Для более убедительного доказательства этого определим значения пара
метров В для элементов, определяющих их сохраняемость ВГМ и наиболее
нестойких к воздействию внешней среды. По данным войсковой эксплуата
ции, к этим элементам относятся:
§ электронные блоки системы управления огнем;
§ приборы ночного видения;
§ резинотехнические изделия;
§ контрольноизмерительные приборы.
Для расчета используем экспериментальные данные о результатах под
контрольного хранения объектов в разных климатических районах, полу
ченные 38 НИИ МО РФ. При этом в качестве показателя для оценки измене
ний свойств элементов выберем коэффициент сохраняемости. Результаты
расчетов представлены в таблице 20.6.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123452678925 5 645 683 35 89552 88
8322823 2 8 32526788 3642863 645 68 3238
96652 811 8!" 878 3238
3252678

%3652326589552 38
&'5 38())8

12345678893 274
77638

769 87877

2 576

"785672#87$ %36 532#893 &6

#25 5 645 68
3 35 8$8

5 52*
28

+3 68

28,8-8

28,8!8

769

(3 8753)8 3 4 3 32

1
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

305

Анализ опубликованных материалов (по данным исследований Ф. К. Мас
ловца), систематизирующих распределение энергетических параметров для
различных изделий и деталей и сопоставление их с значениями таблицы 20.6,
показывает, что величины В для электронных блоков и РТИ, полученные по
данным натурного хранения при s = 0, и математические ожидания для ана
логичных изделий за вычетом удвоенных значений средних квадратических
отклонений различаются на 3...8%. Поэтому можно сделать вывод о кор
ректности уточненной методики определения энергетических параметров
элементов по данным натурного хранения техники в разных климатических
районах.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123454564789
7 9 63669 55 79 54567 7 965 725 4567
5494648 7 9 349 7 9679 265743 49 9 768 567
43 4
9 9 7
68
56!7"7

5 4

6 4

5 8645789 7 9 63669 55 79 54567725 4567
5494648 7 9 349 77
##$$7

%$$$7

%#$$7

&$$$7

&#$$7

'$$$7

'#$$7

($$$7

12334

12564

12784

12914

12884

523 4

52634

528 4

32834

12334

12584

12 84

12754

52584

32984

12334

12384

121 4

12584

12714

12984

32784

32954

12334

12134

12184

12634

12 74

32774

32864

32 14

12334

12394

12594

126 4

326 4

32 14

32984

32864

12334

12184

12634

32654

32754

32914

329 4

32864

12334

12184

32 74

32664

327 4

32 14

32 94

32954

32874

12334

12 34

12 84

52584

527 4

2174

2884

32984

12334

12 34

12714

12974

12 94

526 4

32 34

32984

12334

12194

12 74

127 4

12884

52 14

32714

32874

12334

12174

12 34

12 74

12 84

32664

32794

32964

32894

12334

12154

12174

12914

32734

32 74

32994

328 4

12334

12754

32 54

32614

327 4

32 54

32954

32814

328 4

125 4

325 4

326 4

32714

32784

32954

12334

12 74

128 4

52564

2514

32784

725 4

329 4

12334

12 64

12 74

12 84

52 94

23 4

2894

32774

32964

12334

12554

12694

129 4

52594

52894

32674

32 14

32854

12334

12534

12664

12874

52 64

32 84

32734

32 84

328 4

12334

121 4

12764

12 74

32 14

32654

327 4

32934

32864

12334

12 34

12 64

32564

32 54

32664

32764

32 74

32984

12334

12594

321 4

325 4

32 74

326 4

32714

32 14

329 4

12334

1
306

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Следует отметить, что оценка энергетических параметров по коэффици
енту сохраняемости позволяет получить лишь ориентировочные, прибли
женные результаты. Тем не менее полученные значения В целесообразно
использовать в качестве исходных данных для оценки обобщенного значе
ния энергетического параметра машин в полной сборке. При этом необходи
мо иметь в виду, что для ВГМ как сложного изделия, состоящего из большо
го числа элементов, имеющих разные значения энергетических параметров,
выбор В, однозначно характеризующего старение его частей, представляет
весьма трудную задачу. Решение ее может быть достигнуто только на основе
оценки относительного изменения времени проимитированного хранения
при различных температурах испытаний для полученной совокупности зна
чений параметров, определяющих сохраняемость машин (табл. 20.6). Для
этого, используя формулу (20.5), определим продолжительность испытаний,
имитирующих один год хранения в районе с умеренным климатом, на раз
личных температурных режимах при jисп = jэкв и оценим для каждого зна
чения параметра относительные сроки хранения. Результаты расчетов при
ведены в таблице 20.7.
Приведенные результаты достаточно наглядно показывают, что если при
расчете продолжительности УСКИ на сохраняемость в качестве обобщенно
го энергетического параметра выбрать в соответствии с имеющимися реко
мендациями (38 НИИ МО РФ) минимальное значение 5500 К, то срок про
имитированного хранения для возможных значений полученной совокупно
сти параметров будет отличаться более чем в 2...3 раза. Это может послужить
причиной возникновения необоснованных отказов изза «перестаривания»
отдельных элементов.
Наименьший разброс (40...65%) проимитированного времени при раз
личных температурах испытаний соответствует диапазону значений пара
метра 750...8000 К, поэтому в качестве обобщенного энергетического пара
метра для ВГМ следует использовать среднее значение указанного интерва
ла, равное 7750 К или 15 000 кал/моль.

20.3. ВЫБОР РЕЖИМОВ И РАСЧЕТ
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЕЙ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ
УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
НА СОХРАНЯЕМОСТЬ
Как уже отмечалось, процессы изменения показателей от
дельных элементов машин можно ускорить за счет непрерывности действия
климатических факторов или за счет повышения абсолютных значений тем
пературы и относительной влажности, характерных для заданных условий
хранения в течение годового цикла.
В зависимости от выбранных значений температуры и относительной
влажности воздуха при проведении каждого вида УСКИ условный год хране
ния в целом и его составляющие для принятых видов испытаний могут быть
проимитированы за большее или меньшее время, т. е. иметь тот или иной
коэффициент ускорения. В общем случае следует стремиться к увеличению
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

307

коэффициентов ускорения, так как это сокращает сроки получения требуе
мой информации и уменьшает стоимость испытаний.
Как видно из таблицы 20.7, если повысить температуру воздуха в кли
матической камере с 323 до 333 К при постоянной влажности, продолжи
тельность испытаний снижается более чем в два раза. Следовательно, темпе
ратурный режим испытаний, имитирующих воздействие положительных
температур, должен быть как минимум не ниже абсолютного максимума
температуры района хранения. Однако при выборе температуры для уско
ренных испытаний машин на сохраняемость следует иметь в виду, что она
имеет ограничения сверху. Вопервых, для многих элементов, входящих в
состав объектов, максимальная температура хранения нормативно ограни
чена значением 70°С (343 К). Вовторых, для некоторых процессов, прохо
дящих в элементах при хранении, при повышении температуры наблюда
ются отклонения от общих закономерностей. Например, коррозия отдель
ных металлов в определенном интервале температур часто замедляется, в
другом — чрезмерно растет (см. рис. 16.10). Поэтому, чтобы обеспечить
условия протекания коррозионного процесса с большей скоростью, темпе
ратура воздуха при испытаниях должна быть ограничена диапазоном
323...338 К.
Кроме коррозии при проведении УСКИ на сохраняемость температур
ный фактор позволяет ускорить процессы старения полимерных деталей,
покрытий, материалов и резинотехнических изделий. В соответствии с су
ществующими стандартными методами ускоренного старения в искусствен
ных условиях [57, 122] испытания на тепловое воздействие для этих изде
лий рекомендуется проводить при температурах 328...353 К.
Таким образом, температурный режим для испытаний на теплостойкость
и тепловлагостойкость при проведении УСКИ на сохраняемость машин сле
дует выбирать из интервала 323...343 К.
В то же время сложность и неоднозначность вопросов, связанных с воз
действием влаги на материалы, например, различное течение процессов из
менения свойств деталей при низкой и высокой относительной влажности
воздуха, разная степень изоляции от водяных паров элементов объектов
и т. п., определяют важность правильного выбора для вышеназванных ви
дов испытаний не только температуры, но и относительной влажности.
Из формулы (20.5) следует, что повышение относительной влажности
воздуха также позволяет сократить продолжительность испытаний. Это зна
чит, что наибольшее ускорение изменений свойств элементов объектов будет
тогда, когда относительная влажность воздуха близка к насыщению водя
ными порами, т. е. составляет 95...100%. При этом необходимо учитывать,
что при одном и том же значении относительной влажности содержание
влаги в воздухе при различных температурах будет разным.
В п. 20.1 было показано, что при оценке теплового воздействия на ВГМ
испытания следует разделить на два вида в зависимости от влагосодержания
воздуха в климатической камере. Учитывая это, рассмотрим действие соче
таний предельных для УСКИ на сохраняемость значений температуры и
относительной влажности.
308

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Если для испытаний на тепловлагостойкость выбрать значение темпера
туры 338...343 К и относительной влажности 95...100%, обеспечивающих
режим с максимальным содержанием влаги в воздухе, то, как показывают
результаты экспериментальных исследований, это позволит существенно
сократить время испытаний, но приведет к изменению характера коррози
онного поражения металлов, свойств продуктов коррозии, их распределе
ния по поверхности; к значительному увеличению скорости проникновения
водяного пара в полимерные материалы (см. рис. 15.6) и, как следствие, к
появлению отказов элементов, не встречающихся при хранении объектов в
натурных условиях. Кроме того, как показала практика, ведение режима
испытаний при повышенных значениях температуры и влажности, близких
к предельным, нецелесообразно изза отрицательного воздействия водяного
пара на системы обеспечения функционирования климатических камер, что
требует сверхплановых ремонтных и профилактических работ и удорожает
стоимость проведения испытаний.
Также следует отметить, что значительная часть коррозионных повреж
дений и обводнения материалов в конструкциях и приборах объектов, хра
нящихся под навесом в полевых условиях или на неотапливаемых складах,
обусловлена конденсацией влаги из воздуха при сезонных и суточных пере
падах температуры и влажности. Поэтому испытание на тепловлагостой
кость целесообразно проводить в условиях, которые обеспечивают возможно
большую адсорбцию водяных паров на поверхности элементов объекта без
конденсации влаги, т. е. при относительной влажности 90...95%, но при
температуре, которая минимально увеличивает скорость коррозии металлов
и проникновения влаги в полимерные материалы, например 323 К. Это по
зволит сохранить механизм изменения свойств деталей и материалов, ис
ключить появление необоснованных отказов и получить близкие значения
коэффициентов ускорения этих процессов для разных элементов.
Если же для имитации на теплостойкость, проводимой для интенсифи
кации таких изменений, как высыхание, усыхание и коробление полимер
ных и резиновых деталей, выбрать значение температуры воздуха ниже
333 К, то даже при относительной влажности 20...30% увеличение скорости
этих процессов будет незначительным изза достаточно высокого содержа
ния влаги в воздухе [123]. Так как в условиях крупногабаритных климати
ческих камер (более 500 м3) трудно получить воздух с относительной влаж
ностью менее 20...25%, для ускорения вышеуказанных изменений элемен
тов температурный режим испытаний следует повысить до 338...343 К.
Продолжительность испытаний на тепло и влагостойкость, имитирую
щих однолетнее хранение, рассчитывается по формуле (19.3) исходя из
статистических данных для заданного пункта (климатического района)
хранения о времени существования температуры воздуха выше 278 К при
относительной влажности от 0% до jэкв (теплостойкость) и от jэкв до 100%
(тепловлагостойкость).
Особого подхода к выбору температурного режима требует испытание на
холодостойкость. Это объясняется тем, что в результате хранения при пони
женных температурах в элементах объекта происходят сложные и многооб
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

309

разные процессы, связанные с изменением прочностных и вязких свойств,
которые, в свою очередь, влияют на их работоспособность при статических и
динамических нагрузках. Возможны как упрочнение, так и разупрочнение
материалов вследствие изменения внутренних напряжений изза разницы в
тепловом расширении (сжатии) и ряда других факторов. Таким образом,
учесть каждый процесс в отдельности и отследить взаимосвязь всех происхо
дящих процессов при низких температурах в элементах объектов практиче
ски маловероятно. Поэтому ускорение изменения свойств элементов от воз
действия низких температур главным образом сводится к увеличению дли
тельности действия температуры по сравнению с атмосферными условиями,
равной абсолютному минимуму для представительного пункта климатиче
ского района хранения. Этот температурный режим и принимается для ис
пытаний на холодостойкость при проведении УСКИ на сохраняемость ма
шин. Относительная влажность воздуха при проведении испытаний не рег
ламентируется и не контролируется.
Продолжительность испытаний на холодостойкость tхс для имитации
одного года хранения определяется по формуле
n1

2хс 1 5 2i 3 ехр[В 3 (1/Тхс 4 1/ Тi )],
i 11

(20.16)

где ti — длительность существования интервала температур со средним зна
чением Тi (К), ч; В — энергетический параметр, К; Тхс — температура абсо
лютного минимума пункта хранения, К; n1 — число градаций температур в
диапазоне от абсолютного минимума до 268 К и относительной влажности от
0 до 100%.
Как уже отмечалось, испытание на циклостойкость имитирует воздейст
вие переходов температуры воздуха через 273 К. В этом случае ускорение
достигается за счет того, что смена циклов (нагрев — охлаждение) проводят
ся непосредственно по достижении заданной температуры наиболее термо
инерционным элементом объекта. Поскольку этот вид испытаний согласно
принятому делению годового баланса времени существования сочетаний тем
пературы и влажности соответствует диапазону изменений температур
от 268 до 278 К, эти значения и принимаются в качестве нижней и верхней
температур элементов объекта при проведении циклов.
Учитывая, что один цикл эквивалентен двум переходам температуры
через 273 К, количество циклов для имитации одного года определяется как
Nц = Nп / 2,

(20.17)

где Nц — количество циклов; Nп — статистические данные по количеству
суток с переходами через 273 К при имитации хранения в полевых условиях
(под навесом, брезентом) или количество переходов температуры через 273 К
[57] при проведении УСКИ, имитирующих хранение в неотапливаемом хра
нилище.
Пределы температуры воздуха в климатической камере при назначении
режимов испытаний на циклостойкость выбираются таким образом, чтобы
разница между верхним (нагрев) и нижним (охлаждение) уровнями темпе
310

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ратур была не меньше значения максимальной амплитуды суточных колеба
ний пункта хранения, а суммарная длительность одного цикла составляла
около суток. Известно [105], что максимальный суточный перепад темпера
туры воздуха для большинства климатических районов России составляет
25...30°С (298...303 К). Следовательно, минимальный диапазон изменения
температуры воздуха при проведении испытаний должен быть от 258 до
288 К. Такой температурный режим предусматривается и некоторыми нор
мативными документами на проведение УСКИ [65, 109, 117]. Однако если
использовать эти температуры при проведении УСКИ на сохраняемость пол
норазмерных объектов, продолжительность одного цикла изза высокой тер
моинерционности элементов объекта будет значительно превышать 24 ч и
испытания не будут ускоренными. Поэтому при выборе режима испытаний
на циклостойкость следует учитывать скорость нагрева (охлаждения) от
дельных элементов объектов при различных температурах, а также выде
лять наиболее инерционные элементы.
Проведенные исследования показали, что процесс прогрева наружных и
внутренних поверхностей узлов, воздуха в обитаемом отделении и рабочих
жидкостей в танке достаточно удовлетворительно описывается уравнением
t = tв – (tв – to) exp(–Kтиt),

(20.18)

где t — температура элемента объекта в момент времени t, °С; to — темпера
тура элемента объекта при t = 0, °С; tв — температура внешней среды, °С;
Kти — коэффициент тепловой инерционности элемента, 1/ч; t — время, ч.

1234526789

!5528 "#5938

123456789

23976 99 3

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

6 652381128339565 85 8625 6 22 8
552 8364283628

69 3 6 753593
69 3 6 753593

23" 69 3 6 6 39763 # 53
!23%5& 993 73

1234526789

6 652381128 48

$%&8

'3298

$'(8

12223

22213

2223

12223

2223

222!3

222$3

12223

2223

23" 69 35(6 (5 3) 69 *
659) 99 ( 3 + , 9-3

12221$3

2223

12223

23.

22213

!222 3

112221$3

22213

!222$3

22213

12223

22213

1$2223

, 335 3

23/5, 3356 6 35 3+(5 ,-3
$23 &+739763 # 53

1
По этой формуле, используя результаты экспериментальных исследова
ний по нагреву и охлаждению ВГМ в климатических камерах ОАО «ВНИ
ИТрансмаш», были определены значения коэффициента Kти для элементов
танков типа Т72, Т80, боевой машины пехоты БМП2, бронетранспортера
БТР80 (табл. 20.8).
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

311

Из представленных данных видно, что наиболее инерционными элемен
тами являются:
§ для БМП — топливо в баке;
§ для танка — казенник пушки;
§ для бронетранспортера — масло в картере двигателя.
Следовательно, начинать либо заканчивать процесс нагрева или охлаж
дения объектов при испытании на циклостойкость и других видах УСКИ на
сохраняемость следует по значениям температур в этих точках.
Чтобы выбрать максимальную и минимальную температуру воздуха в
климатической камере для проведения полуциклов (нагрев — охлаждение),
определим время нагрева до 278 К и охлаждения до 268 К нескольких типов
машин при различных температурных режимах. В таблице 20.9 представле
ны результаты экспериментальных исследований, выполненных ОАО «ВНИ
ИТрансмаш» в процессе отработки методики УСКИ ВГМ на сохраняемость.
123452678946 82 328 75825735
3 7 45 54 7 53
123452678946 82
3578735 %25574
8&'54

1234556789

768 25788

96882748

!"8

!2#8872$ 4$48%6&2 4'8

5 84 ! 8 "! # 3
45 54 5 #

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

$25735 84 "! 8
! # 3 45 54 5 #

()

)*)

)+)

))

Рис. 20.11

Изменение температуры элементов объектов при проведении испытаний на
циклостойкость:
1 — температура воздуха в климатической камере; 2 — температура топлива во внутреннем баке
(БМП2); 3 — температура казенника (танк Т90); Dt — составляет 4...6 ч.

312

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Они показывают длительность достижения назначенных температур наибо
лее инерционными элементами объектов при изменении температур воздуха
в диапазонах 293...253, 303...243 и 313...233 К.
Из полученных данных следует, что для выполнения принятого ранее
требования о длительности цикла около 24 ч температура воздуха в клима
тической камере должна изменяться от 313 до 233 К. В процессе исследова
ний было установлено, что максимумы (минимумы) температуры элементов
сдвигаются по фазе относительно температуры воздуха в камере на 4...6 ч
(рис. 20.11), что необходимо учитывать при планировании и проведении
испытаний.
На основании рассмотренных требований и ограничений по выбору тем
пературы и относительной влажности воздуха для проведения УСКИ на со
храняемость определим режимы и, используя принятое обобщенное значе
ние энергетического параметра для ВГМ, рассчитаем продолжительность
отдельных видов ускоренных испытаний, имитирующих один год хранения
объектов в условиях умеренного климата (представительный пункт Москва)
на открытой площадке (под навесом) и в неотапливаемом хранилище. Полу
ченные режимы и расчетные величины продолжительности испытаний при
ведены в таблице 20.10.
12345674789
454 4947

1 2 3 4 5 6 2 7 89 97

34 2 47
2 674 7 9267486 47
47 7924777 475292 7 45 7
892 4 2 678 7 7
123457486 47

4 7486 47

!2582"
9 97
# 7
$7

% 4 2 7
3 7&7

92576 293"
4779234527
486 47'7
7(4 "
47 4'2 "
7(4 7

123456789

3 938 6 958583

2223

23456789

3 938 6 58583

2223

23456789

3 93 58583

23456789

3 93# 5858$3

9 3

13
3

3 9

85!3

3 9

85!3

22213%&'(13
22213%&'(13

52523 13* + 583 # ,3 9-9 3 3 + 5 8
,3 8 5 85!3 3 89# 3 9
!3
./ 893 9387836 09 3%63 9 5(,33- 9 98
3133 896 9 39
0 $3
6 3- 9+
3 !39
035368 + 736 78 ,38 313 !39
03. -3682
+ 36 78 !23

Из таблицы 20.10 следует, что суммарная длительность испытаний со
ставляет от 274 ч (имитации одного года хранения в неотапливаемом храни
лище с потолочным перекрытием) до 874 ч (имитации одного года хранения
на открытой площадке).
Таким образом можно сделать вывод, что предложенные режимы испы
таний позволяют в 10...30 раз ускорить оценку сохраняемости объектов БТВТ
в условиях умеренного климата.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

313

20.4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПО ОТРАБОТКЕ ПРИЕМОВ ПРОВЕДЕНИЯ
ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ИСПЫТАНИЙ
При обеспечении выбранных температурновлажностных
режимов для проведения отдельных видов УСКИ на сохраняемость возника
ют определенные требования, от решения которых зависит достоверность
получаемых результатов и осуществление ускоренных испытаний. В пер
вую очередь к ним относятся:
§ выбор скорости нагрева и приемов поддержания назначенной температу
ры воздуха в климатической камере при проведении испытаний на теп
лостойкость и тепловлагостойкость, исключающих выпадение влаги из
воздуха;
§ обеспечение одинаковых значений температуры и относительной влаж
ности внутри и снаружи объекта при проведении испытаний на тепло
влагостойкость.
Кроме того, при подготовке объектов для проведения отдельных видов
ускоренных испытаний необходимо учитывать ряд особенностей.
Скорость нагрева воздуха в климатических камерах тропического кли
мата ОАО «ВНИИТрансмаш», используемых для испытаний полноразмер
ных объектов и подобных им, может изменяться в очень широких преде
лах: от 10 до 120 К в час. В то же время известно [124], что если температу
ра поверхности будет ниже точки росы окружающего воздуха, на ней может
образовываться конденсат. Следовательно, при проведении испытаний на
теплостойкость и тепловлагостойкость с определенной скоростью нагрева
воздуха на поверхностях объектов, имеющих большую теплоинерцион
ность, будет осаждаться влага, что может существенно исказить результа
ты УСКИ в целом. Для исследования этих процессов при отработке ком
плексной методики УСКИ ВГМ на сохраняемость были проведены следую
щие эксперименты: танк Т90 выдерживался при температуре воздуха в
камере 298 К в течение 24...26 ч, затем температура воздуха повышалась с
разными темпами нагрева. Конденсация влаги из воздуха на наружных и
внутренних поверхностях корпуса, башни, вооружения и т. п. была отме
чена только при скоростях 80...120 К в час. Таким образом, для гарантиро
ванного исключения условий выпадения влаги при проведении тепловых
испытаний объектов в ходе УСКИ на сохраняемость необходимо обеспечи
вать скорость нагрева воздуха в климатической камере в пределах 30...60 К
в час.
Однако явления конденсации влаги из воздуха могут наблюдаться и в тех
случаях, когда температура воздуха по какимлибо причинам опустится ниже
точки росы. При проведении УСКИ это может произойти, если будет сни
жаться температура воздуха в климатической камере после окончания вы
держки на режиме испытаний или произойдет сбой в работе технологиче
ского оборудования с отклонением от заданной температуры. Практическое
решение этих вопросов вытекает их следующих рекомендаций, разработан
ных и проверенных в комплексной методике при проведении УСКИ на со
храняемость танка Т90.
314

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1. При окончании испытаний на тепловлагостойкость перед понижени
ем температуры следует сначала отключить систему увлажнения воздуха и
некоторое время (20...30 мин) продолжать подачу нагретого воздуха в кли
матическую камеру. Скорость охлаждения воздуха после этого не должна
превышать 10...20 К в час.
2. При ведении режима испытаний на тепловлагостойкость содержание
влаги в воздухе необходимо поддерживать постоянным. Для этого, в случае
аварийного понижения температуры, следует уменьшать величину относи
тельной влажности, не допуская снижения температуры воздуха ниже точ
ки росы.
Как уже отмечалось, для повышения достоверности результатов УСКИ
на сохраняемость при проведении испытаний необходимо обеспечить одина
ковые значения температуры и относительной влажности снаружи и внутри
объекта. Это особенно важно при испытаниях на тепловлагостойкость. Для
исследования механизма воздухообмена в системе «объект — камера» был
проведен специальный эксперимент, цель которого состояла в отработке
приемов обеспечения заданной влажности воздуха в обитаемом отделении
танка Т90, загерметизированного экранами оборудования для подводного
вождения (без закладки силикагеля), при изменении степени увлажнения
воздуха, поступающего в климатическую камеру. Ход эксперимента проил
люстрирован на рисунке 20.12.
В начальный момент времени (начало отсчета времени на рис. 20.2) пара
метры воздуха в климатической камере и обитаемом отделении составляли
соответственно: температура 323 и 315 К, относительная влажность 40 и
25%. При увлажнении поступающего в камеру воздуха его относительная
влажность в течение 2 ч достигла предельных значений 97...100% и поддер

Рис. 20.12

Изменение параметров воздуха в загерметизированном обитаемом отделении
танка Т90 (силикагель не заложен) при изменении
степени увлажнения воздуха в климатической камере:
– * – — относительная влажность воздуха в камере; _____ — температура воздуха в камере; – ´ – —
температура воздуха в обитаемом отделении; – ° – — относительная влажность воздуха в обитае
мом отделении.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

315

Рис. 20.13

живалась постоянной. Параметры воздуха в обитаемом отделении при этом
изменялись следующим образом: температура воздуха в течение 23...25 ч
принимала значение температуры воздуха в камере, а относительная влаж
ность повышалась всего на 5%. Это можно объяснить только отсутствием
притока более влажного воздуха из климатической камеры в обитаемое от
деление танка при близких (перепад 5...8°) или одинаковых значениях тем
ператур воздуха внутри и снаружи объекта. Таким образом, степень увлаж
нения воздуха в обитаемом отделении загерметизированного объекта при
близких значениях температур воздуха внутри машины и климатической
камере практически не зависит от влагосодержания окружающего воздуха.
Подтверждением этого вывода служат и результаты «обратного» экспери
мента, приведенные на рисунке 20.13.
К началу эксперимента при открытых люках объекта были выровнены
параметры воздуха в обитаемом отделении и климатической камере. Затем
(начало отсчета времени на рисунке) без изменения температурного режима
было отключено увлажнение воздуха в камере. Относительная влажность
воздуха в камере в течение 1,5...2 ч уменьшилась с 75 до 30%. Так как
перепад температур воздуха внутри и снаружи объекта не превышал 3 К,
относительная влажность в обитаемом отделении не изменилась даже при
открытых люках. Затем люки объекта были закрыты и одновременно от
ключен подогрев воздуха, поступающего в климатическую камеру (момент I).
Температура воздуха в камере стала понижаться, а относительная влаж
ность — увеличиваться (участок I...II). В обитаемом отделении в рассматри
ваемый отрезок времени понижение температуры воздуха сопровождалось
316

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

понижением относительной влажности. Этот на первый взгляд незакономер
ный процесс объясняется притоком более сухого наружного воздуха, вызван
ным созданием температурного перепада в 20...25 К между температурами
воздуха внутри машины и камерой. Отсутствие при этом процессе понижения
температуры воздуха внутри объекта обусловлено значительным излучением
тепла от достаточно теплоинерционных внутренних элементов (казенник пуш
ки, блоки системы управления огнем и т. п.).
Отключение кондиционеров (момент II) не повлияло на динамику изме
нений исследуемых параметров, что исключает влияние технологического
оборудования на описанные выше процессы. Температура и влажность воз
духа в обитаемом отделении и камере при естественном охлаждении вырав
нились через 25...28 ч.
Таким образом, чтобы достигнуть идентичности воздействия сочетаний
температуры и относительной влажности на наружные и внутренние эле
менты объектов, испытания на тепловлагостойкость, теплостойкость и хо
лодостойкость необходимо проводить с открытыми люками (дверями) кор
пуса и башни. В этом случае будут также обеспечены условия для вентиля
ции и испарения избыточного количества воды из обитаемого отделения при
непредвиденном снижении температуры ниже точки росы.
Следует отметить, что при проведении отдельных видов испытаний с
открытыми люками теряется смысл в размещении в обитаемых отделениях
влагопоглотителя (силикагеля), используемого в соответствии с Руковод
ством [107] при натурном хранении. Целесообразность такого предложения
обусловлена еще и тем, что применение силикагеля при температурах возду
ха выше 323 К малоэффективно, ввиду того, что его поглощающая способ
ность при этих температурах снижается примерно в 3...4 раза [125]. Практи
ка проведения испытаний по отработке методики УСКИ на сохраняемость
полностью подтвердила это положение.
Чтобы определить, следует ли использовать силикагель при проведении
испытаний на циклостойкость, рассмотрим изменение параметров воздуха в
обитаемом отделении танка Т90, загерметизированного способом «Заклей
ка» (полиэтиленовая пленка с двумя слоями парафинированной бумаги) с
закладкой 40 кг силикагеля в течение одного цикла. Характерные зависи
мости изменения параметров воздуха в камере и объекте, построенные по
результатам измерения соответствующих величин за несколько циклов,
приведены на рисунке 20.14.
Из рисунка 20.14 видно, что после включения холодильных машин (по
ложение I) температура воздуха в климатической камере за 2...3 ч понижа
ется и стабилизируется при значении 233 К. Относительная влажность при
этом уменьшается с 80 до 45%. Температура воздуха в обитаемом отделе
нии начинает опускаться только через 3 ч и через 8 ч становится равной
266...268 К, тогда как относительная влажность понижается всего на 5...6%.
Необходимо отметить, что при таких сочетаниях температуры и влажности
содержание влаги в воздухе очень мало (2...3 г/м3), поэтому оценить влия
ние силикагеля на понижение относительной влажности воздуха на этом
этапе весьма затруднительно.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

317

Рис. 20.14

Изменение параметров воздуха в загерметизированном обитаемом отделении
танка Т90 (силикагель заложен) и климатической камере
при проведении испытаний на циклостойкость:
– * – — относительная влажность воздуха в камере; _____ — температура воздуха в камере; – ´ – —
температура воздуха в обитаемом отделении; – ° – — относительная влажность воздуха в обитае
мом отделении; – – — перепад давления воздуха в климатической камере; I, II — соответственно
включение и выключение холодильных машин; III, IV — соответственно включение и выключе
ние нагревателя.

После отключения холодильных машин (положение II) температура воз
духа в камере повышается со скоростью 10 К/ч и достигает к моменту вклю
чения нагревателя (положение III) значения 237 К. Относительная влаж
ность его за этот период повышается до 80%. Однако соответствующие пара
318

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

метры воздуха внутри объекта практически не изменились, чему способст
вуют большая тепловая инерция элементов и равенство давлений в системе
«объект — камера». Следует подчеркнуть одну методическую особенность
проведения нагрева воздуха в климатической камере при проведении испы
таний на циклостойкость: нагреватель следует включать только после повы
шения температуры воздуха в камере до 273 К, что позволяет исключить
значительную (20...30 г из 1 м3) конденсацию влаги из воздуха на объект и
максимально приблизить процессы, протекающие на объекте при перепадах
температур в камере, к аналогичным условиям в естественных условиях.
После включения нагревателя температура и относительная влажность
воздуха в камере в течение нескольких часов достигают значений 313 К и
50% соответственно. Одновременно наблюдается увеличение относительной
влажности воздуха внутри танка от 62 до 93%, хотя температура воздуха
при этом практически не меняется. Такое, на первый взгляд, противоречие
объясняется тем, что при включении нагревателя в камере создается избы
точное давление до 50...80 Па и воздух из камеры может поступать в обитае
мое отделение, вызывая конденсацию влаги на еще «холодных» поверхно
стях внутренних элементов и тем самым повышать относительную влаж
ность воздуха внутри объекта. Наблюдаемое в дальнейшем понижение
относительной влажности воздуха в обитаемом отделении носит закономер
ный характер и обусловлено двумя причинами — испарением влаги с ростом
температуры и поглощением ее заложенным силикагелем. Это подтвержда
ют результаты проверок обводнённости силикагеля после проведения экспе
риментов, показавшие, что она увеличивается на 12...18%. Следовательно,
при проведении испытаний на циклостойкость использование силикагеля в
обитаемых отделениях объектов целесообразно.
Таким образом, перед испытанием на циклостойкость при УСКИ объек
тов на сохраняемость следует проводить герметизацию машин заданным
способом в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации и Ру
ководства по хранению объектов.
Сформулированные основные методические положения ускоренных стен
довых испытаний на сохраняемость ВГМ в полной сборке включают в себя
требования к:
§ объекту испытаний;
§ технологическому и стендовому оборудованию климатических камер;
§ условиям проведения и оценке результатов испытаний.
Эти требования позволяют разрабатывать организационнометодиче
скую документацию на проведение испытаний, имитирующих хранение в
течение определенного срока в заданных климатических условиях различ
ных типов ВГМ.
Усовершенствованная методика определения значений энергетических
параметров для элементов объектов предполагает использование для расче
та данных об изменении показателей и свойств этих элементов в составе
объектов при натурном хранении в различных климатических районах.
Корректность методики подтверждена экспериментальными исследования
ми по оценке энергетических параметров элементов машин, техническое
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

319

состояние которых наиболее зависит от воздействия климатических факторов.
По их результатам определено значение обобщенного энергетического парамет
ра для объектов в полной сборке, равное 7750 К (или 15 000 кал/моль).
Установлено, что имитацию одного года хранения техники в любом кли
матическом районе целесообразно проводить при следующих температурно
влажностных режимах воздуха в климатических камерах:
§ испытание на холодостойкость — при абсолютном минимуме температу
ры пункта хранения, относительная влажность не регламентируется;
§ испытание на циклостойкость — при изменении температуры от 233
(–40°С) до 313 К (40°С), относительная влажность не регламентируется;
§ испытание на теплостойкость — при температуре 338 К (65°С) и относи
тельной влажности 20...30%;
§ испытание на тепловлагостойкость — при температуре 323 (50°С) и отно
сительной влажности 90...95%.
Предложенный новый подход к расчету продолжительности испытаний
на холодостойкость, теплостойкость и тепловлагостойкость заключается в
использовании для каждого вида испытаний статистических данных о дли
тельности существования температурновлажностных комплексов в опреде
ленных интервалах:
§ для испытания на холодостойкость — изменение температур от абсолют
ного минимума до 268 К (–5°С), относительной влажности — от 0 до 100%;
§ для испытания на теплостойкость — изменение температур от 278 К (5°С)
до абсолютного максимума, относительной влажности — от 0% до значе
ния эквивалентной относительной влажности для представительного
пункта района хранения;
§ для испытания на тепловлагостойкость — изменение температур от 278 К
(5°С) до абсолютного максимума, относительной влажности — от значения
эквивалентной относительной влажности для пункта хранения до 100%.
По результатам экспериментальных исследований, направленных на
отработку приемов проведения отдельных видов испытаний, можно предло
жить следующие апробированные практические рекомендации:
§ при проведении испытаний на теплостойкость и тепловлагостойкость
скорость нагрева воздуха в климатической камере должна находиться в
пределах 30...60 К/ч;
§ при окончании испытаний на тепловлагостойкость следует сначала от
ключать систему увлажнения воздуха и понижать температуру со скоро
стью не более 10...20 К/ч;
§ при проведении испытаний на тепловлагостойкость с непредвиденным
понижением температуры воздуха следует уменьшать степень увлажне
ния воздуха так, чтобы температура воздуха всегда была на 2...3 К выше
точки росы;
§ испытания на теплостойкость, тепловлагостойкость и холодостойкость
следует проводить с открытыми люками (дверями) объектов;
§ испытание на циклостойкость следует проводить после подготовки объ
екта к хранению заданным способом согласно инструкции по эксплуата
ции и Руководства по хранению объектов [107].
320

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

ГЛАВА

Глава 21. СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ
НА ВОЗДЕЙСТВИЕ
КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

21.1. КЛИМАТИЧЕСКИЕ КАМЕРЫ
ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
21.1.1. ИСПЫТАНИЯ НА ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ

оспроизведение условий испытаний [126, 127], близких к
реальным, возможно в климатических испытательных камерах, габарит
ные размеры которых во много раз превышают габаритные размеры изде
лия. В этом случае в камере создаются условия, примерно аналогичные сво
бодному обмену воздуха в пространстве. Однако реализация таких испыта
ний весьма затруднительна, поэтому широкое распространение получили
камеры с принудительной циркуляцией воздуха, что существенно облегчает
установление и поддержание определенного температурного режима.
Нагрев (термостатирование) камер может осуществляться двумя основ
ными способами: прямым (непосредственным) и косвенным.
Прямой нагрев воздуха в камере может осуществляться за счет располо
жения электронагревателей за внутренней стенкой (рубашкой) камеры, окру
жающей ее рабочий объем со всех сторон (рис. 21.1), а также за счет принуди
тельной циркуляции воздуха, предварительно нагретого расположенными
внутри камеры электронагревателями со специальным экраном (рис. 21.2).
В первом случае обеспечиваются равномерность пространственного рас
пределения температуры и высокая ее стабильность при сравнительно не
большой скорости движения воздуха, что создает условия, близкие к свобод

Рис. 21.1

Испытательная камера тепла и холода
с прямым нагревом (охлаждением)
электронагревателями (испарителями),
размещенными за внутренней
металлической стенкой (рубашкой)
камеры:
1 — контрольный датчик температуры; 2 —
рубашка камеры; 3 — вентилятор; 4 — регу
лятор температуры; 5 — холодильная установ
ка; 6 — электронагреватель.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

321

Рис. 21.2

Испытательная камера тепла и холода
с прямым нагревом и охлаждением за
счет циркуляции воздуха:
1 — контрольный датчик температуры; 2 —
вентилятор; 3 — регулятор температуры; 4 —
охладитель (испаритель); 5 — электронагре
ватель; 6 — канал циркуляции воздуха; 7 —
холодильная установка.

ному обмену воздуха в камере. Высокая равномерность нагрева обеспечива
ется за счет большой поверхности нагрева и достаточно большой мощности
электронагревательных элементов, обеспечивающих получение высокой
температуры.
К достоинствам данных камер можно отнести минимальное время дости
жения предельных температур и восстановления температурного режима
камеры после помещения в нее испытуемых изделий. Однако необходимость
при большом объеме иметь большую мощность нагревателей ограничивает
применение данного способа нагрева. В связи с этим получили применение
камеры с принудительной циркуляцией воздуха.
Осуществление прямого нагрева за счет циркуляции воздуха, предвари
тельно нагретого электронагревателями, расположенными внутри камеры,
несколько упрощает конструкцию камеры. В этом случае для получения
однородного потока воздуха вентилятор, создающий повышенное давление,
размещают в форкамере, откуда выход воздуха может осуществляться через
фильтр (например, из стекловолокна).
Практически достаточная для всех случаев скорость воздушного потока
составляет 0,5 мс–1. Однако при одновременном испытании группы изделий
в одной камере следует уделять большее внимание выбору скорости и на
правления воздушного потока.
К недостаткам данной конструкции камеры можно отнести большую
продолжительность нагрева и большой потребляемый объем воздуха.
Существуют камеры, сочетающие циркуляцию и нагрев воздуха в про
странстве за рубашкой камеры.
К преимуществам камер с прямым способом нагрева можно отнести их
относительную простоту и невысокую стоимость. Однако у них имеются и
существенные недостатки:
§ наличие больших колебаний температуры за счет ее скачков при включе
нии и выключении нагрева регулятором;
§ необходимость частых включений, вызванных низкой теплоемкостью
воздуха;
§ трудность точной установки заданной температуры.
В камере с косвенным нагревом (рис. 21.3) (термостатированием) для осу
ществления интенсивного теплообмена, при котором происходит передача
тепла от одной среды к другой, используется специальная промежуточная
322

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 21.3

Испытательная камера тепла с
косвенным нагревом за счет циркуляции
термоносителя в «зарубашечном»
пространстве:
1 — контрольный датчик температуры; 2 —
вентилятор; 3 — регулятор температуры; 4 —
нагреватель; 5 — циркуляционный насос; 6 —
нагреватель; 7 — термостат (емкость с термо
носителем).

среда, обеспечивающая перенос теплоты от нагревателя к нагреваемому телу
или от охлаждаемого тела к охладителю, называемая теплоносителем (в каме
рах теплоты — теплоносителем, а в камерах холода — холодоносителем).
Термоносители могут быть жидкими и газообразными. В испытатель
ных камерах в основном применяются жидкие термоносители. В камерах
теплоты или комбинированных камерах нагреватель располагается в тепло
обменном аппарате — термостате, в котором происходит нагрев термоноси
теля.
Термостат представляет собой бак с расположенным в нем радиатором
нагревателя. Применяемый способ изготовления внутренних стенок камер с
косвенным нагревом обеспечивает образование в них системы каналов, слу
жащих теплообменником для термоносителя, что обеспечивает хорошее рас
пределение температуры в рабочем объеме камеры. Наружную поверхность
стенок камеры часто полируют.
Для поддержания определенного температурного режима внутри каме
ры и для исключения влияния окружающей температуры на ее работу меж
ду стенками камеры располагают термоизоляционный материал с малым
коэффициентом теплопроводности (l = 0,035...0,14 Вт×м–1 К–1) и малой плот
ностью (r = 25...300 кг×м–3).
21.1.2. ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ
ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Воспроизведение условий испытаний на воздействие изменения темпе
ратуры осуществляют с помощью различных испытательных установок.
Для испытания изделий на постепенное изменение температуры находят
применение комбинированные термокамеры (тепла и холода) с прямым (непо
средственным) и косвенным термостатированием. Лучшие результаты дает
применение камер с косвенным термостатированием, оснащенных аналоговы
ми или цифровыми средствами автоматического регулирования температуры.
Для испытаний изделий на тепловой удар находят применение однока
мерные и двукамерные установки. Однокамерные установки обеспечивают
поочередную подачу в зону испытаний камеры нагретого или охлажденного
воздуха с помощью специальной заслонки или цилиндрической вращаю
щейся камеры. Однокамерная установка с заслонкой (рис. 21.4) может рабо
тать в двух и в трехзонном режимах.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

323

Рис. 21.4

Схема работы однокамерной
установки с заслонкой:
1 — камера тепла; 2 — корзина для
изделий; 3 — зона испытаний; 4 — ка
мера холода; 5 — заслонка.

Рис. 21.5

Схема работы однокамерной установки с вращающейся цилиндрической
камерой:
а — трехзонный режим; б — двухзонный режим; 1 — камера тепла; 2 — камера
холода; 3 — цилиндрическая камера; 4 — корзина для изделий.

Рис. 21.6

Схема работы двукамерной установки с горизонтальным
перемещением камер:
а — трехзонный режим; б — двухзонный режим; 1 — камера холода; 2 — полки с
корзинами для изделий; 3 — камера тепла.

324

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В однокамерной установке с вращающейся цилиндрической камерой в
зависимости от ее угла поворота зона испытаний соединяется с источниками
нагретого или охлажденного воздуха (рис. 21.5). При этом также возможно
осуществление двух или трехзонного режима работы.
Двукамерные установки для испытаний на тепловой удар различаются в
зависимости от направления перемещения камер на горизонтальные и вер
тикальные.
Двукамерная установка с горизонтальным перемещением камер тепла и
холода (рис. 21.6) отличается от рассмотренных тем, что камеры тепла и холо
да подводятся к стационарно расположенным в специальной корзине издели
ям. Возможно осуществление двух и трехзонного режимов испытаний.
Двукамерная установка с вертикальным перемещением корзины с испы
туемым изделием из камеры холода в камеру тепла обеспечивает возмож
ность двухзонного режима испытаний (рис. 21.7).
Для компенсации повышения температуры в камере холода за счет нако
пления теплоты в изделиях, подвергавшихся в предыдущем цикле нагреву,
осуществляют интенсификацию охлаждения. Резкое охлаждение может
достигаться впрыскиванием с помощью инжекторов жидких хладагентов
(азота или углекислоты); применением аккумулятора холода, накапливаю
щего холод, вырабатываемый холодильной машиной. В момент перехода к
циклу испытаний на воздействие пониженной температуры включаются
синхронно аккумулятор холода и холодильная машина, которые охлажда
ют камеру за минимально короткое время.
Установка обеспечивает воспроизведение температур при нагреве в диа
пазоне 60...200°С и при охлаждении в диапазоне –10...–65°С. Время выхода
на режим от комнатной температуры до 200°С составляет 15 мин, а до –65°С —
90 мин. Наличие в камерах вентиляторов обеспечивает принудительную
циркуляцию воздуха. Нагрев камеры тепла осуществляется ленточными или
проволочноленточными электронагревателями.
Охлаждение в камере холода достигается с помощью каскадной паровой
холодильной машины. В камерах холода применяются испарители панель
ного типа, выполняющие функции внутренних стенок камеры. Имеющийся
в установках вентилятор обеспечивает быстрое восстановление нормальных
условий при воздействии нормальной температуры в сезонном режиме. Пре
дусмотрен автоматический удалитель инея.
При проведении испытаний в рассмотренных камерах испытуемое изде
лие помещается в специальную стальную корзину, которая остается непод
вижной в процессе испытаний, что позволяет испытывать изделия под

Рис. 21.7

Двукамерная установка
с вертикальным
перемещением испытуемого
изделия:
1 — камера тепла; 2 — камера хо
лода; 3 — корзина для испытуе
мых изделий.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

325

электрической нагрузкой. Для обеспечения поддержания заданного темпе
ратурного режима с минимальными колебаниями температуры термодат
чик устанавливается непосредственно в зоне испытаний, что позволяет по
высить качество контроля и слежения за температурой.
Быстрое установление повышенной температуры в зоне испытаний дос
тигается автоматическим дефростером, являющимся устройством, обеспе
чивающим дополнительный нагрев и циркуляцию воздуха.
21.1.3. ИСПЫТАНИЯ НА ХОЛОДОСТОЙКОСТЬ

Для проведения испытаний на воздействие пониженной температуры
применяют испытательные камеры холода (КХ) или комбинированные ка
меры:
§ тепла и холода (КТХ);
§ тепла, холода и пониженного атмосферного давления (КТХБ);
§ тепла, холода и влаги (КТХВ) и т. д.
Конструктивно камеры холода бывают двух видов: шкафные и сундуч
ковые.
Особенностью сундучковых камер является расположение дверей в верх
ней части камеры (как бы в потолке), что облегчает ее загрузку изделиями
больших габаритных размеров и масс.
Комбинированные камеры позволяют осуществлять испытания изде
лий на раздельное и одновременное воздействие ряда воспроизводимых
факторов (холода и пониженного атмосферного давления), а также на воз
действие постепенного изменения температуры (циклическое воздействие
температур).
Требования к пределам воспроизводимых температур (диапазону изме
нения температур) в основном определяются стандартами на испытания раз
личных изделий. Наиболее часто камеры холода характеризуются диапазо
ном температур от 25 до –65°С.
Получение пониженной температуры в камере достигается искусствен
ным охлаждением находящегося в ней воздуха с помощью двух способов:
непосредственного и косвенного. Оба способа могут быть основаны на ис
пользовании одного из следующих физических процессов: испарения или
кипения, плавления или таяния и сублимации. Все указанные процессы
протекают с поглощением тепла из окружающей среды. Кроме того, искус
ственное охлаждение может быть основано на таких физических явлениях,
как термоэлектрический эффект (эффект Пельтье) и на адиабатическом рас
ширении газа (без теплообмена с внешней средой).
Непосредственное охлаждение может осуществляться путем введения
твердого или жидкого хладагента в рабочий объем камеры. В качестве твер
дого хладагента применяют углекислоту, имеющую температуру точки за
мерзания (сублимации) –78,5°С. Поглощая теплоту из окружающего про
странства, твердая углекислота нагревается и превращается в безвредный,
не вызывающий коррозию газ. Указанный способ охлаждения целесообраз
но применять при редких и кратковременных испытаниях.
326

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Недостатками данного способа охлажде
ния являются: непостоянство температуры в
камере вследствие плохой теплопередачи пу
тем конвекции, а также зависимость темпе
ратуры в камере от количества, габаритных
размеров и масс загруженных в нее изделий.
Установка в камеру вентилятора несколько
уменьшает приведенные недостатки. Досто
инствами данного способа охлаждения явля
ются его простота, быстрая установка темпе
ратуры, бесшумность и т. д.
Из жидких хладагентов наиболее широ
Рис. 21.8
кое применение получил азот, который мо
Камера непосредственного
охлаждения с автоматической
жет вводиться в камеру вручную и автомати
регулировкой введения
чески. В камерах с автоматической регулиров
жидкого хладагента (азота)
кой введения жидкого хладагента (азота) в
рабочий объем (рис. 21.8) в зависимости от установленных в задающем уст
ройстве значений пониженной температуры, а также температуры в камере
вырабатывается сигнал, подводимый к пусковому устройству 9. Сигнал с
пускового устройства поступает на реле 8, включающее нагреватель азотно
го испарителя 1 и открывающее соленоидный вентиль 5. Жидкий азот про
ходит к воздухоохладителю 6, расположенному в рабочем объеме камеры.
Подача жидкого азота осуществляется за счет увеличения давления в сосуде
Дьюара 2, вызванного его нагревом. Давление в сосуде Дьюара контролиру
ется манометром 4. Для ручного дозирования расхода азота служит ручной
вентиль 3. Предохранительный клапан 7 предназначен для сброса давления
из сосуда Дьюара при аварийном состоянии.
К камерам с непосредственным охлаждением относятся и такие, в кото
рых испарители располагаются во внутренних стенках (в рубашке), а так
же в рабочем объеме. Примером камеры с испарителем, расположенным во
внутренней металлической стенке, может служить камера сундучкового
типа (рис. 21.9), позволяющая получить максимальную минусовую темпе
ратуру (до –85°С) за относительно короткое время. Реализация указанных
условий с помощью одноступенчатой холодильной машины оказывается
нецелесообразной, так как она должна работать с большой разностью тем
ператур конденсации и кипения, следовательно, с большим отношением
давления конденсации Р к давлению кипения Р0, что экономически невы
годно.
При большом отношении Р / Р0 снижается холодопроизводительность
машины и повышаются потребление энергии, температура хладагента и ухуд
шаются условия эксплуатации компрессора, поэтому, когда Р / Р0 ³ 9, целе
сообразно применять двух или многоступенчатое сжатие хладагента. При
двух или многоступенчатом сжатии хладагент сжимается от давления ки
пения до давления конденсации последовательно по ступеням с промежу
точным охлаждением частично сжатых паров. Отношение давления нагне
тания к давлению всасывания хладагента в каждой ступени холодильной
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

327

Рис. 21.9

Сундучковая камера с
непосредственным охлаждением
(испаритель расположен во
внутренней металлической
стенке, двухступенчатая
холодильная машина):
1 — сундук с теплоизоляцией; 2 — ис
паритель; 3 — двойное уплотнение
крышки; 4 — крышка; 5 — регулятор
температуры; 6 — рабочий объем ка
меры; 7 — вентиль; 8 — маслосбор
ник; 9 — холодильная установка 1й
ступени глубокого охлаждения; 10 —
магнитный вентиль; 11 — промежу
точный охладитель; 12 — холодиль
ная установка 2й ступени; 13 — кон
денсатор с воздушным охлаждением.

Рис. 21.10

Камера с непосредственным
охлаждением или нагреванием за
счет циркуляции холодного или
нагретого воздуха:
1 — рабочий объем; 2 — окно; 3 —
дверь; 4 — теплоизоляция; 5 — регу
лятор температуры; 6 — компрессор;
7 — конденсатор; 8 — термометр со
противления; 9 — нагреватель; 10 —
вентилятор; 11 — терморегулирую
щий вентиль; 12 — магнитный вен
тиль; 13 — испаритель.

машины меньше отношения Р / Р0, между которыми осуществляется цикл
двух или многоступенчатой машины.
В камерах с непосредственным охлаждением или нагревом за счет
циркуляции холодного или теплого воздуха (рис. 21.10) испаритель, на
греватель и вентилятор располагаются так, чтобы при принудительной
циркуляции воздух проходил вдоль стен камеры, а затем попадал в про
странство за специальной стенкой с отверстиями, где восстанавливал бы
свои свойства.
В камерах с косвенным охлаждением испаритель помещают в специаль
ный объем, который называют хладообменником. В нем осуществляется
охлаждение промежуточной среды (в общем случае называемой термоноси
телем, а в частном — хладоносителем), предназначенной для переноса теп
лоты от охлаждаемого тела к кипящему в испарителе хладагенту.
В качестве жидких термоносителей в камерах применяют вещества, удов
летворяющие требованиям, аналогичным тем, которые предъявляются к
хладагентам: низкая температура замерзания (tз), малая вязкость, большая
теплоемкость и теплопроводность, нетоксичность, взрывобезопасность, ней
тральность к конструкционным материалам и т. д. В качестве термоносите
328

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

лей могут использоваться водные растворы солей (рассолы) хлорида натрия
(tз < –15°С), хлорида магния (tз < –27°С), хлорида кальция (tз < –45°С).
В низкотемпературных камерах могут применяться антифризы и фрео
ны: водные растворы пропиленгликоля (tз < –47°С) и этиленгликоля (tз < –60°С),
фреон30 (tз < –90°С) и фреон11 (tз < –100°C).
21.1.4. ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ
ВЛАЖНОСТИ

Для испытаний на воздействие повышенной влажности необходимо при
менять камеры с одновременным воздействием повышенной температуры и
влажности (термовлагокамеры), причем в этих камерах должны обеспечи
ваться воспроизведение постоянного и циклического режимов, а также соот
ветствующая регулировка значений их основных параметров.
Температура и относительная влажность в полезном объеме камеры долж
ны быть в диапазонах 25...55 ± 3°С и 80...100% соответственно. Поскольку
большинство камер влажности являются комбинированными, обеспечиваю
щими одновременный нагрев или охлаждение, то для исключения конден
сации влаги на стенках и потолке камеры желательно, чтобы их температу
ра была равна или на 1...2°С выше температуры воздуха в камере.
По способу получения влажного воздуха в испытательных камерах раз
личают камеры двух типов: инжекционные и неинжекционные.
Инжекционными называют камеры, повышение влажности в которых
создается путем введения (инжектирования) в их рабочий объем влажного
воздуха. Реализуется закрытый способ увлажнения, основанный на цирку
ляции воздуха, прошедшего через увлажняющее устройство.
Неинжекционными называют камеры, повышение влажности в которых
создается за счет испарения влаги с открытой поверхности. Открытый спо
соб увлажнения основан на испарении влаги со свободной поверхности воды
или насыщенных солевых растворов.
Наибольшее применение получили инжекционные камеры, в которых
увлажнение воздуха происходит за счет его непрерывного прохождения че
рез специальную ванну с водой и насыщения влагой (рис. 21.11).

Рис. 21.11

Инжекционная камера
влажности с увлажнением за
счет барботирования:
1, 14 — термодатчики; 2 — регуля
тор температуры; 3 — вентилятор;
4 — канал циркуляции воздуха; 5 —
силикагелевый осушитель; 6 — вен
тиль регулирующий; 7 — холодиль
ная установка; 8 — испаритель холо
дильной установки; 9 — измеритель
количества воздуха; 10 — воздуш
ный фильтр; 11 — воздушный насос;
12 — нагреватель; 13 — ванна.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

329

При выходе из ванны воздух имеет 100%ную относительную влажность
и температуру точки росы. Если необходимо обеспечить повышенную влаж
ность в камере при температурах точки росы, близких или ниже 2°С, то
поток влажного воздуха пропускается через силикагелевый осушитель, обес
печивающий его обезвоживание в соответствии с установленной температу
рой точки росы.
Иногда увлажнение и обезвоживание достигается путем пропускания воз
душного потока через сыпучую массу керамических наполнителей, имеющую
большую внутреннюю поверхность. Вода с определенной температурой под
давлением, задаваемым насосом, орошает сверху вниз керамическую массу, в
то время как воздух проходит через нее в противоположном направлении
(снизу вверх). Увлажненный или обезвоженный воздух вновь направляется в
испытательную камеру. При таком устройстве увлажнения температура водя
ной ванны и температура точки росы влажного воздуха не столь тесно связа
ны, как в предыдущем случае, поэтому в данной системе регулировка влажно
сти воздуха определяется его состоянием в испытательной камере.
21.1.5. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
И ТЕМПЕРАТУРЫ

Для измерения влажности воздуха применяют приборы, называемые гиг
рометрами. В климатических испытательных камерах для измерения и авто
матического регулирования влажности воздуха наибольшее применение на
ходят следующие методы: психрометрический, точки росы и сорбционный.
Психрометрический метод основан на определении разности темпера
тур, измеренных двумя термометрами: «сухим», измеряющим температуру
воздуха (tс), и «мокрым», измеряющим температуру тела, с поверхности
которого происходит испарение воды (tм), т. е. находящегося в термодина
мическом равновесии с окружающей средой.
Пользуясь полуэмпирической психрометрической формулой, можно оп
ределить относительную влажность:
12

Ем Ар
3
(t 3 t ),
Е
Е c м

(21.1)

где Ем — максимально возможная упругость водяного пара при температуре
tм; Е — максимальная упругость водяного пара при температуре tс; А — пси
хрометрический коэффициент; р — атмосферное давление.
По показаниям сухого и мокрого термометров с помощью психрометри
ческих таблиц или диаграмм, составленных для определенных конструкций
психрометров, можно определять относительную влажность j. Психромет
рический коэффициент А зависит от размера и формы чувствительного эле
мента, вида и состояния смачиваемой поверхности тела, теплопроводности
его защитной оболочки и ее защиты от радиации.
Существенное влияние на работу психрометра оказывает скорость цирку
ляции воздуха. При увеличении скорости воздушного потока усиливается
испарение и уменьшается искажающее влияние теплового потока в тепловом
балансе. В связи с этим в конструкции психрометра предусмотрена принуди
330

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

тельная циркуляция воздуха. В аспирационном психрометре жидкостные тер
мометры обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуе
мого воздуха с постоянной скоростью 2 м×с–1. При этом они защищены от
теплового воздействия прямых солнечных лучей. По данным Главной геофизи
ческой обсерватории, коэффициент А принимается равным 79,47×10–5 г×град–1
для скорости воздуха 2...2,5 м×с–1. С уменьшением скорости коэффициент А
несколько увеличивается и может быть принят равным 10–3 г×град–1.
Суммарная статическая погрешность измерения j зависит от погреш
ностей измерения температур tс, tм, атмосферного давления р, а также от
факторов, влияющих на значение коэффициента А. Погрешности, обуслов
ленные скоростью воздушного потока, уменьшаются при использовании
вместо жидкостных (ртутностеклянных) термометров миниатюрных тер
модатчиков — терморезисторов, так как скорость циркуляции при этом
понижается.
К достоинствам психрометрического метода можно отнести достаточно
высокую точность измерений, относительно небольшую инерционность (по
стоянная времени электронного психрометра с терморезисторами 1...3 мин).
Недостатками метода являются:
§ возможность измерений в ограниченном температурном диапазоне, осо
бенно в области значений, близких к 0°С;
§ зависимость результатов измерений от скорости циркуляции воздуха и
атмосферного давления.
Для измерений при отрицательных температурах смачивание мокрого
термометра рекомендуется производить 3%ным водным раствором формаль
дегида. В области повышенных температур психрометрический метод огра
ничен значением +100°С.
Метод точки росы основан на определении температуры, до которой не
обходимо охладить ненасыщенный водяной пар для доведения его до состоя
ния насыщения, характеризуемого точкой росы. Температура точки росы
определяется по началу конденсации водяного пара на плоской поверхности
твердого тела (металлического зеркальца), охлаждаемого в атмосфере влаж
ного воздуха.
Сложность конструкции гигрометров точки росы, связанная с необходи
мостью применения охлаждающего устройства, практически исключает его
использование в камерах влажности.
Сорбционные методы, получившие практическое применение, основаны
на применении гигроскопических тел, изменяющих свои свойства в функ
ции количества поглощенной влаги. В зависимости от материала, использо
ванного для построения влагочувствительного элемента, и соответственно
параметра, изменяющегося под действием влаги, различают деформацион
ные, электрические, массовые, цветовые и другие сорбционные гигрометры.
В деформационных гигрометрах используются свойства некоторых гиг
роскопических материалов изменять свои линейные размеры в зависимости
от влажности воздуха.
Наиболее широкое применение в камерах влажности получили электри
ческие гигрометры и, в частности, электролитические подогревные гигро
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

331

метры. Электролитический подогрев
ной датчик (рис. 21.12) представляет
собой металлическую гильзу 1 (каркас),
покрытую изоляционным материалом,
на которую надет чулочек 2 из стекло
волокна, пропитанный водным раство
ром соли хлористого лития. Поверх
Рис. 21.12
чулочка находятся проволочные элек
Электролитический хлористолитиевый
подогревной датчик
троды 3, представляющие собой бифи
лярную обмотку, закороченную на кон
це. По обмотке проходит электрический ток, вызывающий ее нагрев. Так
как солевой раствор хлористого лития проводит электрический ток, то про
волочные электроды замыкаются раствором соли хлористого лития, в ре
зультате их активное сопротивление уменьшается, а нагрев током увеличива
ется. При этом вода, содержащаяся в растворе соли, испаряется, сопротивле
ние раствора увеличивается и нагрев уменьшается. Испарение способствует
охлаждению элемента и, вследствие гигроскопичности соли хлористого ли
тия, увеличению поглощения влаги из окружающей среды. Равновесное со
стояние наступает при температуре точки росы, измеряемой малоинерцион
ным терморезистором 4, находящимся в гильзе.
Электролитические подогревные гигрометры можно использовать для
измерения относительной влажности в пределах 13...100% в интервале тем
ператур 15...50°С. При этом точность измерений составляет ± 2% относи
тельной влажности, а постоянная времени — 1,5...3 мин.
Температура воздуха в испытательных камерах измеряется с помощью
термометров. Она характеризует как качественную, так и количественную
сторону процесса теплообмена. Непосредственно измерить температуру нель
зя, но можно определить ее значение по однозначному изменению некото
рых физических параметров тела. Такими параметрами, зависящими от тем
пературы, являются, например, объем, длина, электрическое сопротивле
ние, термоэлектродвижущая сила, энергетическая яркость излучения и др.
Температуру измеряют с помощью термоизмерительных преобразовате
лей (датчиков), которые получили название термометров. Термометры пред
назначены для выработки сигнала в форме, удобной для восприятия наблю
дателем, автоматической обработки, передачи и использования в автомати
ческих системах управлениям [128].
Термопреобразователи классифицируются по ряду признаков.
1. По физическому явлению, положенному в основу принципа действия,
различают термометры расширения, термометры сопротивления, термоэлек
трические термометры, пирометры и т. д.
2. По связи с объектом измерения термопреобразователи могут быть кон
тактными и бесконтактными.
3. По классу точности термопреобразователи определяются пределами
допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими
влияющими на точность измерения свойствами, значения которых устанав
ливаются специальными стандартами.
332

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

21.1.6. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КЛИМАТИЧЕСКИХ КАМЕР
ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Климатическое испытательное оборудование в зависимости от воспроиз
водимых факторов подразделяют на следующее: камеры тепла, камеры хо
лода, термокамеры, камеры термоудара, камеры тепла и влаги, термовлаго
камеры, камеры солнечного излучения, термобарокамеры, камеры морско
го тумана и т. д. Оно имеет различное конструктивное исполнение: шкафное,
сундучковое, настольное, лабораторное и комнатного типа [129].
Для камер, используемых при испытаниях на воздействие температуры и
влажности, независимо от конструктивного исполнения должно соблюдаться
уравнение энергетического баланса: количество тепловой энергии, которое
необходимо ввести в камеру или отвести из нее за период испытания, должно
быть достаточным, чтобы нагреть (или охладить) изделие и конструкцию ка
меры, а также компенсировать все тепловые потери камеры.
Уравнение теплового баланса имеет вид
Q = Qи + Qиз + Qг + Qп,

(21.2)

где Q — количество теплоты, подводимое (или отводимое) к камере; Qи —
количество теплоты, подводимое (или отводимое) к изделию; Qиз, Qг — вспо
могательные потери на нагрев (или охлаждение) соответственно изоляции
камеры и газа полезного объема камеры; Qп — тепловые потери камеры,
которые складываются из потерь за время нагрева, выдержки, остывания и
простоя камеры.
Эти величины определяют по формулам:
Qп 2 mи cи (tи111 3 tи1 );
111 3 tиз
1 );
Qиз 2 mиз cиз (tиз
Qг 2 mг cг (tг111 3 tг1 ),

(21.3)

где m — масса, кг; с — удельная теплоемкость, Дж/(кг×°С); t¢ и t¢² — соответ
ственно начальная и конечная температуры, °С.
Тепловые потери через стенку и изоляцию определяют по формуле теп
лопередачи через сложную стенку (рис. 21.13):
Qс = k(tк – tнв)S,

(21.4)

Вт/(м2×°С); t

где k — коэффициент теплообмена,
к и tнв — соответственно тем
пература в камере и наружного воздуха, °С; S — площадь, м2.
Характер изменения температуры плоской стенки показан на рисун
ке 21.13а.
Для плоской стенки коэффициент теплообмена:

3 1
k26
5
8
1

Si 1 4
,
5
9 82 7
i 21 i
n

(21.5)

где a1 и a2 — коэффициенты теплообмена соответственно от горячего возду
ха камеры к внутренней стенке и от внешней стенки к наружному воздуху,
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

333

Рис. 21.13

Теплопередача через стенку:
а — плоскую; б — однородную цилиндрическую; в — многослойную цилиндрическую.

Вт/(м2×°С), характеризующие интенсивность теплообмена между поверхно
n

стью тела и окружающей средой;

3 2ii

— полное термическое сопротивле

i 11

ние плоской стенки (м2×°С)/Вт; li — коэффициент теплопроводности слоя
стенки, Вт/(м2×°С).
Потеря тепла через однородную цилиндрическую стенку:
Q = klp(tк – tнв)lt,

(21.6)

Вт/(м2×°С);

где kl — теплопроводность,
l — длина цилиндрической части
камеры, м; t — время, ч.
Теплопроводность однородной цилиндрической стенки (рис. 21.13б):
11

d
2 1
1
1 3
k1 4 6
5
,
1n 2 5
81d1 29 d1 82d2 7

(21.7)

где d1 и d2 — внутренний и наружный диаметры стенки.
Если толщина стенки цилиндрической камеры мала по сравнению с диа
метром, то

1 S 1 3
5 5
k 4 27
92
92 8

и Q 4 k6d1(tк 1 tнв ).

(21.8)

Термическое сопротивление двухслойной цилиндрической стенки каме
ры (рис. 20.13в):
d
d
1
1
1
1
k1 1
.
2
1n 2 2
1n 3 2
(21.9)
31d2 241 d1 24 из d2 32d3
Мощность Рк камеры рассчитывается исходя из определенных выше
потребностей в тепловой энергии:
334

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Q
,
2
где b = 1,2...1,5 — коэффициент запаса, вводимый для обеспечения повы
шенной теплоотдачи изделия в первом этапе нагрева (или охлаждения)
изделия.
Время t, проводимое испытуемым изделием в камере, складывается из
времени его нагрева (или охлаждения) до заданной температуры, времени
выдержки при этой температуре и времени остывания (или нагрева).
Оборудование для испытаний изделий и материалов на воздействие тем
пературы и относительной влажности включает в себя: устройства, создаю
щие и поддерживающие климатические воздействия для испытуемых изде
лий; измерительные приборы, по возможности использующие вычислитель
ную технику и предназначенные для определения выходных величин и
представления их на различных индикаторах; печатающие устройства и аг
регаты, необходимые для обслуживания оборудования. Камеры объемом
свыше 1 м3 снабжают подъемными устройствами для загрузки и выгрузки
испытуемых изделий. Сами испытуемые камеры должны надежно выдер
живать все климатические воздействия, включая выпадение росы, обледе
нение и т. д. Для обеспечения этого требования при изготовлении камер ис
пользуют высоколегированные коррозионностойкие стали, чистый алюми
ний, медь и различные полимерные материалы.
К основным техническим характеристикам камер относятся: тип конст
руктивного исполнения, номинальный рабочий объем, верхний и нижний
пределы воспроизводимых температур и относительных влажностей, допус
тимые величины тепловыделения испытываемых объектов при нижнем пре
деле температур, время достижения верхнего и нижнего значений темпера
тур, типы хладагента, потребляемая мощность, масса и общие габариты.
Номенклатура климатических камер отечественного производства неве
лика. Они имеют небольшой номинальный рабочий объем от 0,1 до 1,5 м3.
Это термокамеры типа ТКШ, КТХ и КсТХ, камеры тепла типа КТ, термовла
гокамеры типа КТВ и КТХВ и др. Из зарубежных образцов следует отметить
климатические камеры разработки фирм ТАВАI (Япония) и фирм Vötsch,
Brabender и Karl Weiss (ФРГ). Фирма Brabender выпускает камеры различ
ного назначения (камеры тепла типа ТSК, ТSЕ; термокамеры типа ТТЕ, ТSЕ,
ТКЕ; камеры тепла и влаги типа ККЕ, КSЕ и др.) с большим диапазоном
номинальных рабочих объемов (от 0,1 до 15 м3). В качестве примера [129] в
таблице 21.1 представлены характеристики некоторых термовлагокамер
щитовой конструкции этой фирмы.
Наиболее универсальной установкой для испытаний изделий и материа
лов на воздействие температуры и влажности является климатическая ка
мера, выпускавшаяся народным предприятием Feutron (ГДР), которая пред
назначена для создания искусственного климата с целью испытаний в изо
лированных климатических условиях материалов и изделий. В камере
предусматривается возможность испытаний изделий и материалов на воз
действие ультрафиолетового или инфракрасного излучений. Функциональ
ная схема установки приведена на рисунке 21.14.
Pк 1 b

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

335

1234567895 8423

#5 27

$8%5&

5%'24(
41

1123456789 3

4563

565 53 34

$8)423
38%5295
5%'248( 4

958195

124238&
38( 1*

+5&
278"
678!&
5
65) ,8(
-

1 2 3 4 5 6 2 7 89 97

155
5 23!8"
242&
383 (
1*

55&
275
678!5&
( -

.532%&
7"248"
45 &
5(
/

1 3

1123 56789 3

563

958145 1 3

112356789 3

563

958145 1 3

1123659789 3

6593

54145 1 3

1123 56789 3

563

541451 3

112349789 3

493

541 51 3

4563

11234 789 3

4 3

5411 3

112346789 3

463

5415 1 3

894993

4983

9563

233

4563
4563

Рис. 21.14

Климатическая камера народного
предприятия Feutron (ГДР):
1 — автоматический регулятор темпера
туры; 2 — контактные часы; 3 — авто
матический регулятор температуры точ
ки росы; 4 — преобразователь темпера
туры точки росы; 5 — преобразователь
температуры; 6 — объем испытаний; 7 —
циркуляционные каналы; 8 — обшивка
камеры; 9 — увлажнитель; 10 — регули
рующий вентиль увлажнения воздуха;
11, 12 — регулирующий клапан; 13 —
осушитель; 14 — центробежный венти
лятор; 15 — клапан; 16 — регулирую
щий вентиль осушения воздуха; 17 —
регулирующий вентиль степени охла
ждения; 18 — компрессор холодильной
машины; 19 — испаритель холодильной
машины; 20 — электромагнитный вен
тиль охлаждения; 21 — электромагнит
ный вентиль нагрева; 22 — регулирую
щий вентиль; 23 — конденсатор; 24 —
теплообменник; 25 — холодильная ма
шина; 26 — плунжерный насос.

Система регулирования климатической камеры позволяет включать ка
меру в работу и выбирать автоматическое управление простым нажатием на
соответствующую кнопку. Все дальнейшие операции управления и регули
рования выполняются автоматическими командными устройствами. Кроме
того, возможно индивидуальное включение или отключение отдельных аг
регатов и узлов для контроля или выполнения специальных задач. Наличие
автоматики повторного включения позволяет после ликвидации нарушения
336

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

в электрической сети либо продолжить работу камеры по заданной програм
ме, либо отключить ее. Такая автоматика необходима при работе камеры без
надзора.
Производимые операции и рабочее состояние важнейших агрегатов сиг
нализируются на светящемся табло при помощи условных символов.
Температура в камере создается косвенным методом при помощи жидко
сти с большой теплоаккумулирующей способностью (этиленгликоля), кото
рая автоматически нагревается или охлаждается вне объема испытания и
циркулирует в каналах 7 между внутренней и наружной стенками объема
испытания. Этот метод позволяет не только получать постоянную темпера
туру, но и равномерно распределять температуру во всем объеме испытаний.
Стабильность температуры во время испытаний +0,2°С. Этиленгликоль на
гревается в теплообменнике 24 или охлаждается в холодильной батарее при
помощи испарителя 19 холодильной машины. Плунжерным насосом 26 эти
ленгликоль нагнетается в систему каналов в стенках камеры; из каналов
этиленгликоль поступает к электромагнитным вентилям 21 (нагрев) или 20
(охлаждение) в зависимости от знака отклонения температуры от заданного
значения. Для повышения точности регулирования в линию циркуляции
этиленгликоля включают регулирующий вентиль 17, управляемый вруч
ную для изменения степени охлаждения. Мощность электронагревателя те
плообменника 24 можно регулировать изменением напряжения, поступаю
щего к нагревателю.
Воздух засасывается вентилятором 14 через фильтр и магнитные венти
ли 11, 12 и через вентиль 15 подается в увлажнитель 9 или осушитель 13.
Вентили 10 и 16 являются соответственно также регуляторами осушения
или увлажнения. Использование принципа увлажнения воздуха путем ис
парения воды исключает попадание капель воды в объем испытания. Осуше
ние производится охлаждением воздуха до температуры точки росы. Осу
шенный воздух направляется в воздушный канал стенки камеры, где нагре
вается до температуры воздуха в камере и поступает в рабочий объем камеры.
Таким образом поступающий в объем испытания воздух предварительно
осушается либо увлажняется, а также нагревается или охлаждается до тре
буемых параметров испытаний. В результате этого исключаются скачки тем
ператур воздуха и точки росы в объеме испытаний. Воздух с требуемыми
параметрами подводится в сферу действия вентилятора в объеме испытания
и благодаря этому равномерно распределяется в пространстве объема. Этот
метод создания определенной влажности позволяет создавать относитель
ную влажность 10...100% или температуру точки росы от –10 до 60°С с
колебаниями ± 0,5°С.
Рециркуляционный воздух поступает через вентили 11, 12 и 15 и обраба
тывается так же, как и наружный воздух. Переключается вентиль 15 регу
лятором 3 температуры точки росы. Для измерения температуры точки росы
используется хлористолитиевый датчик.
В соответствии с заданным значением температуры вентили 11 и 12 ав
томатики переставляют в положение «Наружный воздух» или «Циркуля
ция воздуха». При температуре выше ± 10°С вентили 11 и 12 устанавливают
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

337

в положение «Наружный воздух», а при температуре ниже 10°С — в поло
жение «Циркуляция воздуха».
В камере предусматривается автоматическое изменение параметров ис
пытаний по заданной программе при помощи контактных часов 2 и задаю
щих устройств регуляторов 1 и 3. В указанном диапазоне параметров возду
ха двумя парами задающих устройств регуляторов 1 и 3 можно плавно уста
навливать требуемые температуры воздуха и точки росы. Контактные часы
позволяют автоматически переключать режимы испытания с интервалами
1...24 ч. Система управления режимами работы предусматривает возмож
ность установки требуемой скорости изменения значений температур возду
ха и точки росы в пределах 0...2°С/мин. Аккумулятор холода в холодильной
батарее позволяет резко снижать температуру со скоростью до 8°С/мин.
Измерительная схема регулятора 1 температуры отличается наличием
двух термометров сопротивления, один из которых установлен в испыта
тельной камере 6, а другой — в теплообменнике 24 и имеет пониженную
чувствительность вследствие параллельно включенного сопротивления. При
этом значительно повышается качество регулирования благодаря упреж
дающему воздействию от термометра сопротивления 5, установленного в
камере.
Устройство для облучения и освещения расположено вне объема испыта
ний и отделено от него окном из специальных стекол, полностью пропускаю
щих диапазон света от ультрафиолетового до инфракрасного излучения. Окно
электрически обогревается во избежание отпотевания.
Объем испытания равномерно и интенсивно освещается, чем обеспечива
ется хорошее наблюдение исследуемых объектов во время испытаний. В ка
мере имеются два сквозных отверстия для различных вводов: кабелей, рука
вов, механических рычагов.
Двери камеры имеют быстродействующие запоры и двойные уплотнения.
Большое смотровое окно из нескольких рядов стекол со стеклоочистителем и
защитой от капель позволяет наблюдать за испытуемыми изделиями.

21.2. КЛИМАТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ОАО «ВНИИТРАНСМАШ»
21.2.1. СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КЛИМАТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Климатический комплекс ОАО «ВНИИТрансмаш» относит
ся к уникальному комплексу климатических камер арктического и тропиче
ского климата. Он предназначен для проведения испытаний крупногабарит
ных изделий военного и общепромышленного назначения в полной сборке и
их составных частей при воздействии заданных климатических факторов:
отрицательных и положительных температур воздуха с различной относи
тельной влажностью, дождя, инея, солнечной радиации, а также для прове
дения ускоренных испытаний на сохраняемость изделий и материалов в
различных климатических условиях.
338

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Оборудование комплекса позволяет проводить:
§ климатические испытания транспортных машин с работающим двигате
лем мощностью до 1500 л. с. и имитацией рабочей нагрузки;
§ ускоренные испытания на сохраняемость с коэффициентом ускорения
старения от 10 до 30;
§ специальные испытания транспортной техники в соответствии с разра
ботанными и апробированными методиками (по теплонапряженности,
по оценке параметров микроклимата обитаемых отделений и др.);
§ измерения до 200 параметров (температура, давление, частота враще
ния, сила тока, напряжение и др.) испытываемых изделий метрологиче
ски аттестованными измерительновычислительными комплексами.
Климатический комплекс представляет собой совокупность камер боль
ших арктической (БАК) и тропической (БТК) и малых арктической (МАК)
и тропической (МТК) с оборудованием, позволяющим имитировать темпе
ратуру и относительную влажность воздуха, а также скоростные и нагру
зочные режимы эксплуатации серийных и опытных образцов ВГМ во всем
вероятном диапазоне их изменения. В состав комплекса входят малогаба
ритные климатические камеры типа КТК800 (0,8 м3), ТV1000 (1,0 м3) и
3001 (0,6 м3), а также несколько залов аппаратных отделений технологи
ческого оборудования, отдельно стоящих градирни, насосной и бойлерной
станций.
Общий вид климатического комплекса показан на рисунке 21.15, от
дельных его частей — на рисунках 21.16–21.19. Габаритные размеры аркти
ческих и тропических камер составляют: для больших камер — 12´8´6 м
(длина´высота´ширина) и для малых камер — 5,5´3,5´4 м (длина´высо
та´ширина); проемы въездных ворот 4´3,3 и 2,5´2,5 (ширина´высота) соот
ветственно. Они оснащены грузоподъемными механизмами — электротель
ферами на 32 кН.

Рис. 21.15

Общий вид
климатического
комплекса:
1 — машинный зал БТК;
2 — БТК; 3 — динамомет
рический стенд; 4 — ды
мососная; 6 — машинный
зал БАК; 7 — кабина на
блюдения МАК; 8 — МАК;
9 — машинный зал цен
тральный; 10 — нагрузо
чные устройства; 11 —
МТК; 12 — кабина наблю
дения МТК.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

339

Рис. 21.16

Рис. 21.17

Корпус климатических камер

Машинный зал БАК

Рис. 21.18

Рис. 21.19

Большая арктическая камера

Малогабаритная климатическая камера
ТК1000

Комплекс имеет мощное энергетическое, теплотехническое, холодильное
и другое специальное оборудование для подготовки воздуха в количестве,
достаточном как для длительной работы моторнотрансмиссионных устано
вок ВГМ, так и для поддержания и регулирования заданного температурно
влажностного режима в камерах. Для максимального приближения условий
испытаний машин к натурным комплекс содержит различное нагрузочное
оборудование. Суммарная установочная мощность технологического оборудо
вания климатического комплекса составляет примерно 12 МВт. Технические
характеристики камер представлены в таблице 21.2. В больших камерах (БАК,
БТК) могут проводиться испытания изделий массой до 60 т, малые камеры
(МАК, МТК) предназначены для испытаний двигателей и отдельных агрега
тов и систем ВГМ, малогабаритные камеры (3001, ТV1000, КТК800) исполь
зуются для испытаний элементов конструкций и малогабаритных узлов.
Температура и влажность воздуха в камерах могут поддерживаться на
заданном уровне: в режиме темперации (когда не предусмотрена длительная
работа моторнотрансмиссионной установки ВГМ под нагрузкой и нет значи
тельного тепловыделения и нарушения температурновлажностного режи
ма) — до 30 сут; под нагрузкой на рабочем режиме — до 100 ч.
340

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1234562785293

123435678965 3 3
65

8 2 57 58598

8 2 57 58 9

4 3818

9 2 8693 6 8

5 7 72 8
1# 278

4 38 65 389689669"$8

&' 94 ( 72 83'68)*+8 6,769"$8 688-898
46 873.56842853 3776 8 65 9 228/08
65 9 2 8 -3!76928242846-6!2 -"768
4 3 38488
468

4 3 818

56. 6769"846
!37278
53 3778433 6 8 65 1
3824683'6( 86'8 831
38

468 -3!7692848

56. 6769"825

7278

4 3818
-3!7692848

.28433
6 848
78 6 38738 !2 82943728
2468433 3 8 65 38 83 38(8

1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

2 9

19
919

288

7 8 8
6938

16! "8
8 # 278

7 8 8
6938

28%8

288

&' 94 (21
3 8

28%8

288

28%8

388

28868 23435673825
3898

388

7278
388

1
Силовое нагружение машин производится:
§ в больших камерах — за счет использования сил трения при полном
буксовании гусениц по поверхности динамометрических тележек, при
жатых массой испытуемого изделия; с помощью балансирных машин
постоянного тока или электродинамических тормозов, на которые пере
дается крутящий момент через валопроводы от бортредукторов;
§ в малых камерах — торможением испытуемого двигателя с помощью
гидротормоза или балансирной машины постоянного тока.
Отраслевой климатический комплекс ОАО «ВНИИТрансмаш» по основ
ным параметрам и техническим характеристикам находится на уровне со
временных зарубежных климатических комплексов. Это хорошо видно, если
его сравнить с рядом зарубежных образцов аналогичного типа (см. табл. 21.3).
Важными характеристиками климатических камер являются длитель
ность их ввода на заданный температурный режим, способность поддержи
вать его постоянным в период испытаний и обеспечивать требуемую равно
мерность температурновлажностных полей в камере.
Время вывода камер на заданный температурный режим зависит от типа
камеры, размеров и массы испытываемых машин, условий и программы
испытания. Так, например, при исследовании обитаемости ВГМ время вы
хода камеры на режим контролируется по температуре воздуха в характер
ных точках обитаемых отделений и ограждающих их поверхностей. При
проверке пусковых свойств двигателя время выхода камеры на режим
определяется, когда достигнут заданный уровень температуры топлива, масла
и охлаждающей жидкости в системах моторной установки.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

341

1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

729

7
3729

8
529

5
5

155

123456789
52 9
5

8 9
7 5

123457! '9
%' 5
( 85

)7! '5
* + 9
7#575
"+7(79
78$ 9
7#5

4
45

45
45

,45
45

- 7#45
/53 9
) (7#5

8 9
7 5&49
"$5
5665

7
56"2&9
23245637
857429

!" 9
!#5$ !75
!8 %&5

,5
5

- 7 (7#5
! ./5
70. 7#5
7 !7$9
!%15+5
4,5"2 15

5
5

75
8752)5

18 (7#45
8-95

3! 7.9
' 575
" !' 5
:7'5

,4
45

,5
45

7
,,5

5
5

);<45
<& 8+79
!"7 5 79
/5

8 9
7 45/! 9
7.' 575
" !' 5
:7'5

47
4,5

47
45

47
,45

5
5

,5
7,5

5
8 /9
789
!#5

7,5

68 0 5! +5 =!%15,5"5

6459
7852
79

!2 85"9
29#9

53229

722 9
566325 39
19

2 23756932 639
9

$2%3 69
853859

6 9472576847946489
69426
39 9

123245637857429 23

!" 9
!#5$ !75
!8 %&5
0+ !9
$7 5$ 8 5
!5 !" 45
!#/5
45
++#45 9
8
/5
+ $ 7#5
$0+* 5
6 45
0 ' 9
!%45!$ 9
$ 5&9
. 7 5

Рис. 21.20

График
охлаждения
изделия в БАК
(G = 12 т):
1 — температура воз
духа в БАК; 2 — сред
няя температура воз
духа вокруг машины;
3 — температура по
верхности корпуса;
4 — температура воз
духа в башне; 5 — тем
пература моторной пе
регородки.

342

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 21.21

График
охлаждения
изделия в БАК
(G = 42 т):
1 — температура воз
духа на входе в БАК;
2 — средняя темпера
тура воздуха вокруг
изделия; 3 — темпе
ратура поверхности
башни; 4 — темпера
тура тяги в башне.

Рис. 21.22

График
охлаждения
двигателя 8Д6 на
выкатном стенде
в МАК:
1 — температура охла
ждающей жидкости на
входе в двигатель; 2 —
температура масла в
маслобаке; 3 — темпе
ратура топлива в баке;
4 — температура вы
хлопного коллектора;
5 — температура воз
духа в камере.

Рис. 21.23

График разогрева
изделия в БТК:
1 — температура возду
ха в БТК; 2 — темпера
тура воздуха в башне;
3 — температура по
верхности башни; 4 —
температура прибора в
башне.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

343

Рис. 21.24

Температура
воздуха в БАК
после выхода на
режим:
1 — на входе в БАК;
2, 3 — в районе лево
го и правого борта;
4 — под днищем;
5 — над башней; 6 —
в районе кормы.

На рисунках 21.20–21.23 в качестве примеров приведены графики изме
нения температур воздуха в камере и в характерных точках изделия при
выводе на режим БАК с установленной машиной легкой весовой категории
(рис. 21.20) и основного танка (рис. 21.21), МАК с двигателем типа 8Д6
(рис. 21.22) на выкатном стенде и БТК с серийным танком весом около 40 т
(рис. 21.23). Время выхода на режим изменялось в пределах от 4 до 20 ч.
Проведенные испытания на стендах отраслевого климатического комплекса
(см. также рис. 21.24) показывают, что после выхода на режим, как по вре
мени испытаний, так и в пространстве по объему камеры, задаваемые пока
затели по точности поддержания температуры с допускаемыми отклонения
ми ± 3° надежно выполняются.
21.2.2. ИЗМЕРИТЕЛЬНОВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
БОЛЬШОЙ АРКТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ

Измерительновычислительный комплекс большой арктической камеры
(ИВК БАК) предназначен для автоматизации процессов удаленного сбора и
обработки (УСО) метрологической многоканальной информации, визуализа
ции измерительного процесса в реальном масштабе времени, ретроспективно
го просмотра результатов испытаний,
многоканальной обработки результа
тов измерений, документирования,
хранения и архивирования результа
тов множества испытаний.
ИВК представляет собой разно
видность интегрированной SCADA
системы (SCADA — Supervisory Con
trol And Data Acquisition — система
диспетчерского управления и сбора
данных), т. е. автоматизированной
системы управления технологически
ми процессами (АСУ ТП) системы
Рис. 21.25
УСО метрологической многоканаль
Измерительновычислительный
комплекс БАК
ной информации (рис. 21.25).
344

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Программным обеспечением (ПО) для программирования модулей УСО и
контроллеров является SCADA система TRASE MODE, разработанная рос
сийским предприятием «АдАстра». SCADA система TRASE MODE поддер
живает операционные системы персонального компьютера (ПК)сервера:
Windows 98, Windows 2000 или Windows NT.
Состав ИВК:
§ тракт № 1 измерения напряжения — 20 каналов;
§ тракт № 2 измерения силы тока — 10 каналов;
§ тракт № 3 измерения частоты оборотов — 10 каналов;
§ тракт № 4 измерения температуры с помощью преобразователей термо
электрических типов ТХА и ТХК — 120 каналов;
§ тракт № 5 измерения температуры с помощью термопреобразователей
сопротивления типов ТСМ, ТСП — 80 каналов и термисторов — 100 ка
налов;
§ тракт № 6 измерения относительной влажности и загазованности — 8 ка
налов.
Наиболее высокие требования по быстродействию предъявляются к трак
там № 1...3, т. е. для измерения напряжения, силы тока и частоты — опрос
с частотой до 100 Гц.
Каналы трактов № 4, 5 опрашиваюся с частотой до 10 Гц.
Структура ИВК с использованием модулей и контроллеров УСО серии
I8000 приведена на рисунке 21.26. Измерительные модули УСО (в коли
честве 9) вставляются в корзины 87К9 с блоком питания, а часть модулей
размещается в слотах четырех контроллеров УСО I8811 по 8 модулей в
каждом.
Всего в системе используются 59 модулей УСО, из них 32 модуля разме
щены в слотах четырех контроллеров I8811 по 8 модулей, остальные 27
размещаются в слотах трех корзин 87К9 со встроенными блоками питания.
Приведенная погрешность измерений для каждого типа модулей состав
ляет:
§ модуль I8017H — скоростной 8канальный модуль аналогового ввода,
приведенная погрешность ± 0,1%;
§ модуль I87082 — 2канальный модуль измерения частоты вращения (чис
ла оборотов), приведенная погрешность ± 0,5%;
§ модуль I87018 — 8канальный модуль ввода сигналов с термопар, при
веденная погрешность ± 0,1%;
§ модуль I87013 — 4канальный модуль аналогового ввода сигнала с тер
мосопротивления, приведенная погрешность ± 0,1%;
§ модуль I87017 — 8канальный модуль аналогового ввода сигналов, при
веденная погрешность ± 0,1%.
Контроллер I8811 обеспечивает сбор, преобразование данных и переда
чу их в персональный компьютер — сервер со следующими характеристи
ками:
§ максимальная скорость сбора информации от модулей 115 200 бит/с;
§ максимальная скорость обмена информацией с персональным компьюте
ромсервером 921 600 бит/с.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

345

Рис. 21.26

Структура измерительновычислительного комплекса БАК

346

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Персональный компьютерсервер имеет за счет платы расширения пять
COMпортов и производит опрос всех каналов через четыре COMпорта по
последовательному интерфейсу RS232.
Для оперативного составления первичной документации (протоколов), кон
троля (управления) за процессом испытаний предусмотрен дополнительный
персональный компьютер — «ноутбук», на который в реальном режиме време
ни по экранированной витой паре через сетевую плату со скоростью 100 Мбит/с
передается метрологическая информация от всех каналов системы.
ИВК обеспечивает выполнение следующих функций:
§ измерение напряжения, силы тока, частоты электрических сигналов и
числа оборотов, температуры (с помощью преобразователей термоэлек
трических типов ТХА и ТХК, термопреобразователей сопротивления
типов ТСМ, ТСП), относительной влажности и загазованности воздуха;
§ отображение трендов (графиков измеряемых физических величин во
времени) и таблиц результатов измерений по выбору оператора автома
тизированного рабочего места (с двух мест) в реальном режиме времени;
§ ретроспективный просмотр трендов и таблиц результатов измерений лю
бых каналов УСО по выбору оператора без остановки процесса измерений;
§ оформление протоколов испытаний;
§ архивирование результатов испытаний на винчестере, дискетах и CD
ROM дисках;
§ ведение первичной документации испытаний (протокола испытаний) на
удаленном персональном компьютере («ноутбук»);
§ самодиагностика всех каналов в реальном режиме времени;
§ возможность периодической поверки (калибровка) с помощью образцо
вых внешних средств измерений.
При работе каждый модуль УСО преобразует аналоговые сигналы в циф
ровые и по интерфейсу RS485 передает данные по общей шине на контрол
лер I8811 со скоростью передачи данных 115 200 бит/с. Персональный ком
пьютерсервер собирает данные под управлением программного обеспечения
TRASE MODE 5.0 I8000 со всех контроллеров и модулей УСО. Опрос каждо
го канала производится за один цикл длительностью 55 мс. Контроллеры
I8811 преобразуют накопленную информацию для ее передачи по последо
вательному интерфейсу RS232 в СОМпорты компьютерасервера с макси
мальной скоростью передачи данных 921 600 бит/с. Компьютерсервер про
изводит обработку информационных потоков от всех каналов УСО и отобра
жает на мониторе выбранные тренды или таблицы с результатами измерений.
Синхронно отображаемая информация с компьютерасервера передается
по сети посредством сетевых плат и экранированной витой паре на удален
ный «ноутбук». Оператор компьютера «ноутбук» имеет возможность полу
чать всю необходимую информацию из компьютерасервера.
Дополнительно в процессе работы компьютерсервер анализирует информа
цию о состоянии каналов по критерию выхода за пределы объявленных границ
рабочего диапазона каждого канала УСО и в случае невыполнения этого усло
вия на дисплей компьютера передает информацию о неисправности канала. Так
выполняется функция самодиагностики в реальном режиме времени.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

347

ГЛАВА

Глава 22. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ
СОХРАНЯЕМОСТИ ВГМ В УСЛОВИЯХ
УМЕРЕННОГО КЛИМАТА
НА БАЗЕ СТЕНДОВЫХ
КЛИМАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

настоящей главе приведены экспериментальные данные
по изменению технического состояния ВГМ (танк, БМП и БТР) в полной
сборке, полученные при проведении ускоренных стендовых климатических
испытаний на сохраняемость. Испытания проводились на климатическом
комплексе ОАО «ВНИИТрансмаш» и имитировали длительное хранение
машин в течение 5...10 лет в условиях умеренного климата. Полученные
результаты сопоставлены с данными об изменении технического состояния
аналогичных машин или их прототипов после натурного хранения в услови
ях умеренного климата продолжительностью, равной проимитированному
сроку. Оценка сходимости сравниваемых данных проведена методами мате
матической статистики с использованием различных критериев (гл. 23).

22.1. ИЗМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ БОЕВОЙ МАШИНЫ ПЕХОТЫ БМП2
ПОСЛЕ ИМИТАЦИИ 10 ЛЕТ ХРАНЕНИЯ
Боевая машина пехоты БМП2 поступила для проведения
УСКИ на сохраняемость после четырехлетней войсковой эксплуатации в
условиях умеренного климата. Наработка двигателя и пробег машины соот
ветственно составляли 217,8 моточасов и 2050 км. В результате проведения
ускоренных испытаний было проимитировано 10 лет хранения в неотапли
ваемом хранилище, расположенном в климатических условиях Москвы (уме
ренный климат).
Отметим некоторые методические особенности проведения испытаний:
§ перед проведением испытаний машина не герметизировалась, силика
гель в обитаемое и моторнотрансмиссионные отделения не заклады
вался;
§ режимы испытаний устанавливались в соответствии с таблицей 20.10,
заданные значения температуры и влажности поддерживались с допус
тимыми отклонениями соответственно ± 3 К и ± 3%;
348

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

§ в качестве контрольной точки для начала и окончания выдержки на
режиме испытаний использовалась температура топлива в баке;
§ измерение и регистрация температур в климатических камерах и на объ
екте проводились измерительновычислительным комплексом на базе
ЭВМ «Электроника60», измерение влажности воздуха — влагомерами
типа «Байкал» (в камере) и «Волна5» (в объекте) с регистрацией в жур
нале испытаний;
§ при перерывах в испытаниях (выходные, праздничные дни, техническое
обслуживание технологического оборудования и т. д.) время проведен
ного воздействия суммировалось в предположении, что изменения в эле
ментах до и после перерывов остаются необратимыми.
Оценка изменений технического состояния элементов испытываемого
объекта, появляющихся в процессе имитации 10 лет хранения, проводилась
путем определения их показателей и свойств до и после проведения УСКИ.
Результаты проверок по основным элементам объекта, на которые могут
влиять климатические факторы, рассмотрены ниже.
Проверка систем двигателя оценивалась следующими показателями:
§ эффективностью системы подогрева и надежностью пуска двигателя (без
отказность пуска подогревателя, безотказность работы системы подогре
ва) при различных температурах окружающего воздуха;
§ эксплуатационными свойствами двигателя (устойчивость работы на раз
личных режимах, функционирование контрольных приборов, отсутст
вие течей масла и рабочих жидкостей);
§ эффективностью системы охлаждения двигателя.
Оценка эффективности системы подогрева и надежности пуска двигателя
проводилась при температуре воздуха в климатической камере 233 К (–40°С).
Эффективность системы охлаждения оценивалась при температуре воздуха
313 К (40°С). Последовательность операций подготовки к пуску, предпуско
вого разогрева и пуска двигателя выполнялась в соответствии с требования
ми инструкции по эксплуатации (ИЭ) изделия в зимних условиях [130] и
отраслевых стандартов [131, 132]. При испытаниях системы охлаждения
использовалась методика по отраслевому стандарту [133]. Температура воз
духа в климатической камере контролировалась в пяти точках вокруг ма
шины: спереди, сзади, справа, слева и сверху на расстоянии 0,15 м от объек
та. На объекте измерялись (по показанию штатных приборов) следующие
параметры:
§ напряжение аккумуляторных батарей — Uаб;
§ давление воздуха в воздушной системе объекта — Рв;
§ температура охлаждающей жидкости — Тож;
§ температура масла в системе смазки двигателя — Тм;
§ давление масла в системе смазки двигателя — Рм;
§ частота вращения коленчатого вала двигателя — n.
При оценке системы охлаждения дополнительно были установлены тер
мопреобразователи сопротивления платиновые типа ИС 264 А2 по ГОСТ
6651 для измерения температур воздуха на входе в жалюзи системы охлаж
дения (4 точки) и выхлопных газов на срезе диффузора (Твг).
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

349

Рис. 22.1

Зависимость
температуры
охлаждающей
жидкости в двигателе
БМП2 от времени
разогрева при
температуре
окружающего
воздуха в
климатической
камере 233 К:
1–5 — номера экспери
ментов.

1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

12345267893 3 5
86 5 863 57868 5 389 589 59 8 3 538
68 5 3 89 9 893863 5789 68 5 95 3 58 3888
95 6 52 8 !!!895 589 55265 8"#$%895 6 52 8&%8'8(89 58"#$)8
* 5 8
9!8

112%8+8

23%8,-38

345%88

36%88

26%8-38

* 5 8
9 9 68

342

152

6782

3492

7752

2 2

342

152

3712

7752

2 2

372

152

3432

7752

2 2

372

682

372

6352

2 2

342

692

342

752

342

652

3762

752

2 2

.5 3 8
9 9 68

1
На рисунке 22.1 приведены графики, показывающие темп прогрева ох
лаждающей жидкости — антифриза марки «40» до (эксперименты 1, 2 и 3)
и после (эксперименты 4, 5) проведения ускоренных испытаний. Из рисунка
видно, что характер зависимости температуры охлаждающей жидкости от
времени работы подогревателя и продолжительность разогрева до заданной
ИЭ температуры (368 К) для всех экспериментов практически одинаковы.
Во всех случаях время разогрева не превышало допустимое по ИЭ — 35 мин,
однако при большом разбросе точек для разных экспериментов в конце про
грева в области Тож > 343 К. Такой разброс пока не нашел удовлетворитель
ного объяснения и отмечен при проведении климатических испытаний дру
гих типов машин.
В таблице 22.1 приведены значения параметров, определяющие состоя
ние двигателя после предпускового разогрева, а также результаты попыток
пуска двигателя.
Из таблицы видно, что отличий по надежности пуска двигателя до и
после проведения УСКИ не установлено. В процессе проведения всех экспе
350

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

риментов после пуска двигатель работал устойчиво на различных режимах,
контрольные приборы функционировали без замечаний, течей масла и рабо
чих жидкостей не наблюдалось.
Для сравнительной оценки эффективности системы охлаждения была
выбрана эксплуатационная загрузка двигателя на 55...100% мощности во
всем скоростном режиме работы (1600...2600 об/мин). Нагружение объекта
проводилось с помощью динамометрических тележек при 100%ном буксо
вании гусениц. Постоянство загрузки, установившиеся скоростные и нагру
зочные режимы обеспечивались одинаковым расходом топлива. Результаты
проверок системы охлаждения при различных температурах окружающего
воздуха в климатической камере приведены в таблице 22.2.
Следует отметить, что сравнительно высокие значения Тож и Тм эксплуа
тационных нагрузок 55...65% объясняются тем, что система охлаждения
двигателя была заправлена антифризом марки «40».
Из рассмотрения таблицы 22.2 видно, что эффективность работы систе
мы охлаждения после УСКИ не изменилась. На всех скоростных режимах
температуры охлаждающей жидкости и масла двигателя отличаются не бо
лее чем на 1...2 К, температуры выхлопных газов при одинаковых нагрузоч
ных режимах отличаются на 2...5 К, что находится в пределах точности
установки режима нагрузки и измерений.
Во время всех экспериментов контрольные приборы функционировали
без замечаний, течей горючесмазочных материалов и охлаждающей жидко
сти не наблюдалось.
Таким образом в результате проведенных проверок можно заключить, что
изменения (ухудшения) показателей работоспособности и эффективности
1 2 3 4 5 6 2 7 88987

123456789 5 8 355 8 237 678 93 856 463789 1
2482!3" 6 98 1 2482!3" 26 23#96$5 78 8237%23
!2%3&'8 4# %3 4 !96376$8!( !3828
)82
2482!6

663

112*

2* 6534

)82
828 3$6

+32%#!3*
,

1223

14553

673

8553

9 93

14 3

1223

11553

673

8553

9 13

94 3

19 3

1223

84553

673

8553

94 3

983

8 23

1223

14553

673

8553

9 93

94 3

12 93

1223

11553

673

8553

9 13

9493

1223

84553

673

8553

9423

993

84 83

9893

14553

673

9 23

9293

18 13

156*

17*

118*

9893

11553

673

9 23

9293

82 3

9893

84553

673

15 53

9893

14553

673

9 23

9 43

15 23

9893

11553

673

9443

8 23

9893

84553

673

9 43

9443

82 93

1
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

351

1234562789347 6

!76

"42#

1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

737367 5 44527 34 6 44736 4587
3 54 37 4529
1234562789347 6 737367 5 44526
34 6 845 452 37736

44529

45229

65452"
29

442725267
'

123245673589

15245673589

3589

123245673589

15245673589

9
7
1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

737367 7()*7 5454"34526 +87 24334426,75 6 6"44
4-7557 47736 3 54 37 4529

'6 6"4

&'""!9
+'("&9
+,(-" 9

!76
"42#

157*73
34529. 8

! 7()* 5454"34529
4

4587

#$9

! 9

#$9

)5*9
9

#$9

5442725267 '

(99
(99
(99

1
работы систем двигателя, вызванных воздействием климатических факто
ров при проведении УСКИ, не обнаружено.
Оценка показателей системы управления огнем объекта проводилась по
стандартизованной методике и ИЭ. В качестве показателей, значения которых
могут изменяться от воздействия климатических факторов, были выбраны
скорости наводки вооружения в автоматическом и полуавтоматическом режи
мах в двух плоскостях наведения: горизонтальной (ГН) и вертикальной (ВН).
Сравнение результатов проверки скоростей наводки вооружения БМП2,
выполненной до проведения (приняты за единицу) и после проведения УСКИ
на сохраняемость, приведено в таблице 22.3.
Из таблицы 22.3 следует, что система управления огнем испытываемого
объекта после проведения УСКИ на сохраняемость в основном обеспечивает
наведение вооружения с заданными по ТУ скоростями в автоматическом и
полуавтоматическом режимах. Однако необходимо отметить, что воздейст
вие климатических факторов при выбранных значениях температур и отно
сительной влажности вызывает некоторые изменения исследуемых показа
телей: после УСКИ зафиксировано снижение перебросочной скорости навод
ки по ГН в автоматическом режиме и максимальной скорости по ВН в
полуавтоматическом режиме.
Для оценки изменения показателей электроннооптических приборов
БМП2 при проведении УСКИ на сохраняемость проводилось определение
352

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

разрешающей способности приборов ТВНЕ1ПА, БПК242, ТКН35 в режи
мах «Пассив» («П») и «Актив» («А»). Проверки проводились с установкой
мир абсолютного контраста на расстоянии 25 м от прибора ТВНЕ1ПА и на
расстоянии 50 м от приборов БПК242 и ТКН35. При этом разрешающая
способность определялась путем пересчета углового размера миры к размер
ности в штрих/мм на фотокатоде электроннооптического преобразователя.
Величина освещенности миры контролировалась прибором ФОН3. Чистота
поля зрения определялась визуально. Результаты проверок до и после УСКИ
приведены в таблице 22.4 (результаты проверок до проведения УСКИ при
няты за единицу).
Из таблицы 22.4 следует, что в процессе УСКИ на сохраняемость проис
ходит снижение разрешающей способности приборов наблюдения ниже до
пустимых по ТУ значений. При проверке прибора ТКН3Б после проведения
УСКИ зафиксирован отказ — расфокусировка объектива канала «Н».
В результате проведенного анализа причин изменений показателей при
боров было установлено, что ухудшение разрешающей способности может
быть вызвано снижением эмиссии фотокатода и старением элементов высо
ковольтных блоков питания.
Кроме разрешающей способности, для оценки работоспособности опти
ческих приборов определялись: осевая сила света осветителей ОУ3, уста
новка диоптрий, запас выверки, функционирование электрообогрева. В ре
зультате проверок до и после УСКИ отказов, неисправностей и показателей,
выходящих за пределы требований ТУ, не выявлено.
В качестве оценочного показателя работоспособности системы коллек
тивной защиты объекта было выбрано значение избыточного давления воз
духа в обитаемом отделении, создаваемого фильтровентиляционной уста
новкой (ФВУ) на режимах: «Вентиляция» (минуя фильтрпоглотитель) и
«Фильтровентиляция» (через фильтрпоглотитель). Измерение давления
проводилось в соответствии с ИЭ при помощи микроманометра типа МИИ.
Результаты проверок представлены в таблице 22.5.
Как видно из таблицы 22.5, после проведения УСКИ наблюдается сниже
ние величины избыточного давления воздуха в обитаемом отделении при
работе ФВУ на разных режимах, что, очевидно, связано с уменьшением
герметичности корпуса изза ухудшения свойств уплотнений люков, крыш,
лючков и т. д. вследствие воздействия климатических факторов. Причем
если исходное значение избыточного давления превышает минимально до
пустимую величину, указанную в ИЭ, то после проведения УСКИ оно уже не
удовлетворяет этому требованию.
12345267869
%5&6 83

123456789 523
9 523

8'(8

1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

42 8352678 9388 6 35 8 5526688
868 58 552678 8238 3275 !8
112$8(8

42 583526588

8 8

58 8

"5# 5$838
8 18

1
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

353

1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

1234567879
2 4 8 729 7 8
4 8
328 2747252 ! 52 22 "#$%
& 2 829 8387256

123456736879 36
87 6479
5 28 9 36 6 63 6 566

' "#$%

52 "#$%

!" 1 !!#

73 9 73 26 4

!"!

!"%

!"%
7
1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

%32 2 2 72) *2 7 27 3 ! 22 "#$%
8 )8 2 76
& 2 829 8387256

123456736879 36 2 87 9
932 8 33 96
7&37 ' 8

64 9 (4969 3

' "#$%

52 "#$%

3 33)

3 7

!+,

2 !+%

3 7

!-.

2 !++
3 $#

/29 96 '37 ' 86 364
3 7

3 7

3 !

!--111 $

0 96 56 7 )

1
Оценка работоспособности системы противопожарного оборудования
(ППО) проводилась по методике, изложенной в ИЭ, которая предусматрива
ет проверку исправности пиропатронов с помощью пульта ПК 112 и кон
троль электрических цепей управления и сигнализации. Дополнительно к
этому до и после УСКИ проводилось взвешивание огнетушителей, установ
ленных на объекте. Результаты проверок приведены в таблице 22.6.
Для оценки изменения технического состояния при проведении УСКИ на
сохраняемость средств связи были выбраны следующие оценочные показатели:
§ функционирование устройства внутренней связи экипажа (проверка воз
можности и качества связи на каждом рабочем месте);
§ мощность передатчика радиостанции на частотах F1 и F2;
§ чувствительность приемника на частотах F1 и F2;
§ девиация частоты передатчика радиостанции.
Результаты измерения значений этих показателей представлены в таб
лице 22.7.
Из таблицы 22.7 видно, что после проведения УСКИ объекта на сохра
няемость все показатели радиостанции, кроме мощности на частоте F1, вы
шли за допустимые по ТУ пределы, что, повидимому, связано с изменением
характеристик комплектующих радиоэлектронных деталей. Функциониро
вание устройства внутренней связи после ускоренных испытаний обеспечи
валось без замечаний.
354

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Оценка технического состояния общего электрооборудования проводи
лась путем проверки функционирования основных электрических потреби
телей: сигнала, наружного и внутреннего освещения, вентиляторов для мест
ного обдува на рабочих местах и т. д., и определения сопротивления изоля
ции отдельных электрических цепей: фар наружного освещения, передних
габаритных фонарей, плафона внутреннего освещения обитаемого отделения,
стартера, генератора. В результате проведенных проверок после УСКИ отка
зов и неисправностей в работе потребителей не обнаружено, сопротивление
изоляции проверенных цепей за время ускоренных испытаний не изменилось
и составляло 100 МОм, что существенно выше допустимого значения.
Метрологическая поверка точности показаний контрольноизмеритель
ных приборов (КИП) объекта проводилась на специальных лабораторных
стендах, где их показания сравнивались с показаниями эталонных прибо
ров. Для проверки были выбраны приборы, наиболее часто выходившие из
строя при войсковой эксплуатации: тахометр типа ТЭ4В и указатель темпе
ратуры типа 2ТУЭ в комплекте с двумя датчиками типа П1. Результаты
поверок при проведении УСКИ представлены в таблице 22.8.
Из таблицы 22.8 следует, что после проведения УСКИ погрешность пока
заний всех приборов мало изменилась и не превысила допустимых пределов.
Чтобы оценить техническое состояние трансмиссии и ходовой части объ
екта по окончании ускоренных испытаний, был проведен контрольный про
бег протяженностью 50 км на испытательном полигоне ОАО «ВНИИТранс
маш». В ходе пробега отклонений в работе механизмов трансмиссии и ходо
вой части не зафиксировано, за исключением незначительного подтекания
1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

1234567879 27 5 2 2 7 56 3 2 72569
2 8! 52 2 8! 22" #$%& 8 8"2
'

3863
123

99 3 9
!35832"3

838"
(785
8

838" 2 "2
2 8

2 8

1223

42223

41223

52223

51223

72223

71223

62223

523

523523

43523

123

6363

123153

2323

4353

4123

46#3463

41534173

5 25$3 3% &9 3 ' ( !3 99)3 99 )3
93,4$3

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

) 47 8" 25
8 8 5*7
2+ 7

13623

13723

1313

9 3 3 ' * 3 (9+93

355

смазки через уплотнительные манжеты ведомой звездочки («ленивца»).
После пробега была проведена визуальная оценка технического состояния
резинотехнических изделий объекта, имевших изменение свойств по ре
зультатам натурного хранения по следующим критериям:
§ наличие упругих свойств;
§ изменение геометрии, размеров деталей;
§ степень механических повреждений, наличие остаточной деформации;
§ наличие следов разложения материала.
1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

12345627892 797 9 452 2549 2345627853 525 972
4 793 4 297 5 49564 3 9!"28 9# 972 $% 2 3 4245
# &79#5 3 &2 24499 85
'5249#452 2 5

12345627892 797 9 452
972

972 4 & 499 3 4245

123456758396 2 43
3 244 8 583

436 2458
45

1234568678 34 72 !

"5 546 8#4 $ %7
85 $837 5 8&76 37
64 '((() $

*85 5 8&76 6 376
'(((+ $$ 5768
45348678 $ 58 7 3

,8 68 24

- 8&76 3764 '.(((/. $$
3764 4 +. $$

0 576 6 68454
$ 76 2436 2458 2
7 45 85 248
6456 5 8&76

123456867 44 3
4

- 8&76 45348678 8764
23456867

1 34!8678 $ 58 7 3 7
4583968 5 8&76 234568
67

1234567583968 2 43 7
8 542376 4
8 8

458 2 7 45 85
5 8&76 3764 )((('. $$ 6
2.3 376

- 8&76 3764 2((('. $$
45 546 8#4 $ %7 7
$868678 $8 4

4 27

5$86867 68 46

!864

"583968 24 8!867

5$86867 68 46

!864

- 8&76
$ 767

1234568678 3 5
8$4 57 54
43
3 2 6

65866
385 4268$4

2 7

458 2 7 45 6
458396 485
8678

8678 6+.3

- 8&76 3764
'.((('+ $$ 3764 +.(((+2 $$

- 8&76 3764 2((('. $$

5$86867 68 46

*85 $837 5 8&76
5768 468 5 8&76

!864

43 2 464
4 3476 464644 542
37644

*85 5 8&76 ).3724 4 !
6457 3764 4 ' $$
34!8678 $ 58 7 3

- 8&76 3764 4
'92 543&76
34!8678 $ 58 7 3

, 7548 3 67 758$
$ 7 43 !867 7 542
3764 7 583

5$86867 68 46

- 8&76 6 248 6457
7$868678 84$85 787
$8 4

123456867 2 74 4 6
3867 $8 67
47583

43648 8678 6 3768
'2 $$ 85 5 8&76

5$868678 84$85 787
$8 4 45 546 8#4
$ %7

1234567583968 2 43 7
#
4 2 7 67

458 2 7 45 45
546 8#4 $ %7 85
$837 5 8&76

5$868678 84$85 787
$8 4 45 546 8#4
$ %7

43 2
3 2 6

5$86867 68 46

5$868678 84$85 787
$8 4

44644

187648 432 7 6
642 23954 2 38
67

!864

*85 $837 5 8&76 4 :.3
248 6457 6 458396
432

- 8&76 6 248 6457

1
356

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В таблице 22.9 в левой колонке представлены результаты оценки свойств
резиновых деталей БМП2 после УСКИ на сохраняемость (с учетом кон
трольного пробега), в правой — аналогичных объектов после натурного хра
нения в течение 10 лет в условиях умеренного климата.
Из таблицы 22.9 следует, что изменения состояния резиновых изделий в
результате воздействия УСКИ совпадают с имеющейся информацией по на
турному хранению объектов по 10 позициям из 15. Следует отметить, что
данные по изменению состояния дюритовых шлангов при натурном хране
нии были использованы без указания количества машин, на которых встре
чался данный дефект, поэтому вполне возможно, что на отдельных объектах
после натурного хранения этих изменений тоже не было. Разрушения уплот
нения крышки люка стартера и маски пушки, отсутствовавшие на объекте
после ускоренных испытаний, обнаруживались лишь у 20% (2 из 10 ма
шин), что также нельзя зачислять в несовпадения. Следовательно, сходи
мость результатов об изменении резинотехнических изделий БМП2 после
УСКИ на сохраняемость и данных натурного хранения составляет более 85%,
т. е. воздействие климатических факторов при испытаниях и хранении в
условиях умеренного климата практически совпадает.
Проведенное сравнение результатов изменения показателей после УСКИ
и натурного хранения других элементов объектов показывает:
§ отказ противопожарного оборудования имел место на испытываемом
образце и наблюдался у 10% исследованных машин;
§ у 100% объектов после хранения в естественных условиях отмечалось
ухудшение разрешающей способности одного прибора наблюдения, на
объекте после испытаний — трех приборов;
§ снижение мощности и увеличение девиации частоты радиостанции при
натурном хранении было зафиксировано у 70% машин.
На основе этих данных можно сделать вывод: хотя и есть соответствую
щая корреляция изменения показателей при проведении УСКИ и при натур
ном хранении, степень изменений после ускоренных испытаний выше, т. е.
воздействие принятых режимов носит более жесткий характер, чем естест
венные условия. Можно предположить, что это связано с влиянием сочета
ния высокой температуры и относительной влажности.
С другой стороны, при натурном хранении у 60% машин погрешности
показаний тахометров превышали допустимые пределы, у 100% объектов
ухудшилось сопротивление изоляции (но не вышло за пределы ТУ) электри
ческой проводки, тогда как в процессе УСКИ изменения этих показателей не
наблюдались. Это расхождение может быть объяснено только более мягким
воздействием климатических факторов при испытаниях.
Таким образом, чтобы сделать окончательный вывод о достоверности
результатов проведенных ускоренных испытаний боевой машины пехоты
БМП2 на сохраняемость необходимо сравнить их с данными натурного хра
нения аналогичных объектов аналитикостатистическими методами.
Кроме того, анализ полученных результатов показывает, что для коли
чественной оценки изменения показателей элементов объекта необходимо
знать их значения после изготовления. Поясним это на следующем примере.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

357

Из данных таблицы 22.7 видно, что после УСКИ, имитирующих 10 лет хра
нения, рост девиации частоты радиостанции (полосы качания) составил 31%.
По имеющимся данным (38 НИИИ МО РФ), девиация частоты радиостанции
аналогичного типа (Р123) после натурного хранения в составе объектов БТВТ
после 5 лет хранения на частоте F1 увеличивалась в среднем на 56%. Однако
такое сравнение представляется не вполне корректным, так как принятые за
исходные значения показатели различны: в качестве исходного значения
при УСКИ принята величина, измеренная после 4 лет натурного хранения
объекта, а девиация после изготовления радиостанции не известна. В то же
время (из тех же данных 38 НИИИ МО РФ) следует, что основной вклад в
изменение девиации вносится в первые 2...3 года. Например, за первые 3 года
хранения девиация могла возрасти на 50%, а за последующие 2 года — толь
ко на 6%. Изложенное выше свидетельствует о необходимости использова
ния при оценке сохраняемости методом УСКИ только новых (не находив
шихся в эксплуатации) машин.

22.2. ИЗМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ ТАНКА Т90
ПОСЛЕ ИМИТАЦИИ 5 И 10 ЛЕТ ХРАНЕНИЯ
Ускоренным климатическим испытаниям на сохраняемость
подвергался танк типа Т90, который поступил в ОАО «ВНИИТрансмаш» с
заводаизготовителя, имел наработку двигателя 20,7 моточаса и пробег
211 км. Расположение танка в климатической камере при проведении испы
таний показано на рисунке 22.2.
Испытания проводились в два этапа. Каждый этап имитировал хранение
объекта в условиях умеренного климата (Москва) в течение 5 лет.
Подготовка и проведение испытаний отличались следующими методиче
скими особенностями:
§ перед проведением испытаний основные элементы объекта (двигатель,
трансмиссия, вооружение, оптикоэлектронные приборы, механизм за
ряжания) были подготовлены к длительному хранению согласно инст
рукциям по эксплуатации [134, 135], Руководству [107], рекомендаций
ГОСТ 9.014 [136] и 38 НИИИ МО РФ;

Рис. 22.2

Танк Т90, установленный
в климатической камере

358

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

§ перед проведением каждого этапа испытаний неокрашенные части объ
екта, имеющие цинковое гальваническое покрытие (торцы пальцев и
гаек крепления траков с наружной стороны, детали крепления маски
пушки, болты крепления на полках), консервировались следующими
материалами: по правому борту маслом М16ИХП3 с 18% присадки КП
по ГОСТ 2363979, по левому борту — маслом М16ИХП3 с 10% ингиби
тора коррозии Мифол по ТУ 02570020014882094; остальные неокра
шенные детали объекта (рабочие поверхности роликов поддерживаю
щих, ведущих и направляющих колес, траки гусениц, торцы пальцев и
гайки с внутренней стороны гусениц) консервации не подвергались;
§ перед проведением испытаний на циклостойкость в обитаемом отделе
нии были размещены (подвешены) 7 мешков с силикагелем весом 5...6 кг
каждый, дульный срез пушки был обернут парафинированной бумагой и
закрыт штатным резиновым чехлом, крышки люков экипажа и крыш
моторнотрансмиссионных отделений промазывались замазкой ЗЗКЗу
по ГОСТ 1953874;
§ режимы испытаний и продолжительность воздействия климатических
факторов устанавливались в соответствии с таблицей 20.10;
§ в качестве контрольной точки для начала и окончания выдержки на
режиме испытаний использовалась температура казенника пушки.
Изменение технического состояния элементов объекта оценивалось пу
тем сопоставления результатов проверок до и после каждого этапа испыта
ний. Рассмотрим полученные результаты экспериментальных исследований.
При проверках двигателя и трансмиссии оценочными показателями слу
жили:
§ работоспособность системы предпускового подогрева и надежность пус
ка двигателя при различных температурах окружающего воздуха;
§ эксплуатационные свойства двигателя;
§ безотказность функционирования трансмиссии (время появления давле
ния в системе смазки, плавность трогания, увод при движении на ровном
участке, функционирование органов управления и системы торможения,
утечки рабочих жидкостей);
§ состояние защитных покрытий деталей (узлов) двигателя и трансмиссии.
Результаты проверок двигателя и трансмиссии представлены в табли
це 22.10. Из таблицы видно, что после УСКИ, имитирующих 5 и 10 лет хра
нения, все показатели, характеризующие работоспособность двигателя и
трансмиссии, остались без изменений. Однако на разных этапах были за
фиксированы течи рабочих жидкостей:
§ после имитации 5 лет хранения течь трансмиссионного масла из масло
закачивающего насоса буксира (МЗН2); причиной течи, как было уста
новлено после демонтажа и разборки насоса, стала трещина уплотни
тельной манжеты, которая вполне могла быть следствием воздействия
климатических факторов;
§ после имитации 10 лет хранения обнаружена течь охлаждающей жидко
сти из дюритовых шлангов, обеспечивающих подвод жидкости к масло
закачивающим насосам двигателя и буксира; в результате визуального
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

359

1234567879

8725 7 8 788
8
82 76
1234567879

22529"

8387256

1 2 3 4 5 6 2 7 889

22
2

52 78
# 527

2 2

52 78
$ 527

1234562789 23 76 3 64656 7699 23 73562634327236 9876
6

661 6

"66#$1 6

!$6

66#"1 6

12345699 23 76 73564696343272!627823&7'(6 6 536)929 !6
2634327236 9876
6

"66#$1 6

66#"1 6

$!6

111$6

* 77+9,36 9- 76 7356
76299.3/9 /6 76278,0
46 9 9)74!6 6
)627 969 7676278,623.47!6 2 6
6

99 9-696

!$6

47 47/75649(9 /66

$"!6

3 '6

3)72.3,6

63 627)9 6.9 3-6

12345695 3567 35646 6 3436 47869 36 76 73562634327236
9876
6

661 6

1116

$66#$1 6

$1116

66#"1 6

1116

3)3 3 73 56

3 '6

3)3 3 73 56

3 '6

3)72.3,6

3 '6

* 77+9,36 9- 7627 4 6
767 9 /629 756764!64473230
7 76
)6 9626 .36
65+929 73692 79 6
27 356
63- 36924989 66
63 627)9 6.9 3-6

1
осмотра шлангов на них были обнаружены радиальные трещины длиной
15...20 мм, которые могли образоваться при установке нового насоса
(МЗН2) после УСКИ, имитирующих 5 лет хранения, и привести к сквоз
ному разрушению при воздействии климатических факторов (особенно
переходов температуры через 273 К) изза потери эластичности и упруго
сти материала дюритов.
Визуальный осмотр деталей (узлов) двигателя и трансмиссии (рис. 22.3,
22.4) на предмет состояния защитных покрытий показал, что воздействие
360

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рис. 22.3

Рис. 22.4

Состояние защитных покрытий деталей
и узлов двигателя танка Т90 после
имитации 10 лет хранения

Состояние защитных покрытий деталей
и узлов трансмиссии танка Т90 после
имитации 10 лет хранения

Рис. 22.5

Степень коррозионного поражения торцов пальцев и гаек на траках
без консервации и при консервации моторным маслом с различными добавками
в процессе проведения УСКИ на сохраняемость танка Т90:
1 — консервация маслом М16 ИХП3 + 10% ингибитора Мифол; 2 — консервация маслом М16
ИХП3 + 18% присадки КП; 3 — без консервации.

климатических факторов при проведении ускоренных испытаний обуслов
ливает коррозионное поражение защитного (цинкового) покрытия деталей
на 30...80 и 60...100%, основного металла на 10...30 и 20...50% после ими
тации 5 и 10 лет соответственно. Причем необходимо отметить, что после
5 лет имитации уже видны те детали (хомуты крепления, накидные гайки,
оплетка шлангов, трубопроводы, кронштейны крепления и т. д.), которые
наиболее подвержены коррозии, и после имитации 10 лет процент пораже
ния покрытия и основного металла увеличивается на этих же деталях. Та
кая закономерность справедлива и для деталей ходовой части.
Степень коррозионного поражения торцов пальцев и гаек на траках при
различных сроках проимитированного хранения показана на рисунке 22.5.
Из рисунка видно, что детали без консервации (кривая 3) уже после имита
ции 5 лет имели практически 100%ное коррозионное поражение поверхно
сти. Следует отметить также, что ингибитор Мифол (кривая 1) обеспечивает
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

361

более высокий уровень защиты от воздействия климатических факторов,
чем присадка КП (кривая 2).
Оценка показателей системы управления огнем (в том числе комплекса
управляемого вооружения) и электроннооптических приборов наблюдения
проводилась в соответствии со стандартными методиками и инструкциями по
эксплуатации [134, 135]. Результаты проверок изменения показателей ком
плекса вооружения и электроннооптических приборов танка Т90 в процессе
проведения УСКИ на сохраняемость представлены в таблицах 22.11–22.14
1234567879
527

1 2 3 4 5 6 2 7 889

2 322
8387252 528
42
72

788
22
2 2 !"#$
8 82 76
1234567879

2 2529

12345675489
8 7

8387256

2 2 !"#$

52 4 4552 67

52 78
& 527

52 78
' 527

" 727
72 !

1234567 2926 4572 292
6878 7

1234567 2926 4572 292
687 57

9 34697494252 2792!4

7 794"347#$ 52 52%&'7

(72)4 6 274944 2 7
7

27*+7

,226 46 6
8467

27-+7

,226 46 6
8467

(7 4)5 749 2 274944

27*+7

..7

,226 46 6
8467

27-+7

,226 46 6
8467

04 62 617 6 2 629 727*+7 794"34'7
7

#$ 52 52%&7

3.7

#481&7

1 3 15%7 6 2
9856%73234567
+4
7

52 6175

278 7

794"347#$ 52 52%&7

27*+7

,226 46 6
8467

27-+7

,226 46 6
8467

794"347#481&7

27*+7

,226 46 6
8467

27-+7

,226 46 6
8467

1
362

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12343567897
1234567879

22529

1234356789 3

8387256

2 2

52 78
527

5
727
72

8 928

8485338

388

38!8

848#9$%78

388

38!8

1336656
968

""8

1336656
968

""8

1336656
968

'(8

1336656
968

'"8

1336656
968

)'8

1336656
968

,,8

1336656
968

123435678 3 28 928 388
8

8485338

%7 &8

25 %7 &8

848#9$%78

%7 &8

25 %7 &8

123435678 3 28 928 38!8
8

8485338

%7 &8

25 %7 &8

4$4353+ &88

848#9$%78

%7 &8

25 %7 &8

4$4353+ &88

-3 84 .4&8/564% 8
8

8485338

4 8 388

4 8 38!8

508 388

508 38!8

1
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

363

12343567897
1234567879

22529

8387256

21345674189

636111

21345674189

636111

74 464111

!14" 2264
2#11

2 2

52 78
527

5
727
72

1
1

24
2 41

$%1

24
2 41
1

6136

& '(6632641'7 4'1 32 )47*123 546)+1
,1234-71'3 471
,1'/4 6134 3/24 )+1

. 44"62
4)1

24
2 41

2,12347)12361*1' 2"4
6)16/ "4 )1 41'7#-1
83 '1

24
2 41

*,12347)13 -16/ "4 )1
41#"61'7#-184#1

24
2 41

#,13243'117 21'
3 3243"1176-1

54/1/74"
611

& '(6632641 /43*1
# 7431

. 44"62
4)1

& '(6632641'7 4'1
6'6 4'3*1#2 4
6)1

. 44"62
4)1

& '(66326416 4'3
'21

. 44"62
4)1

& '(6632641#"6'1
'341

. 44"62
4)1

& '(6632641 2
6'123474-416432 21

. 44"62
4)1

3)546)12

'1(461

# 2'61

413)54641

-11'1

& '(6632641271/3)56)1
,121345674+1
1

8!*3 /'1

. 44"62
4)1

87/*3 /'1

. 44"62
4)1

87 "11

. 44"62
4)1

364

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12343567897
1234567879

22529

1234567839

8387256

2 2

3 34 76

39654

39 6 6 3

8 63! "#36
9569 43
&56'(!839 1

52 78
527

5
727
72

358 83

46
463

$6376
%3

376
873

-3

"#3956

23*+,-34356763
3

.+/3

-3

.1/3

-3

123*2,-34356763
3

.+/3

.1/3

36483 3 466 83
3

64"%3

453

954"%3

316964
683

6 5 4 63954 3
(3 7 534356763.,
1 (6 6/3
6

5 4 6376# 7 434"4653

23956

123 65

3 )

7653

1
(полученные перед УСКИ данные проверок условно приняты за единицу). Из
рассмотрения таблиц следует, что после имитации разных сроков хранения
все проверенные показатели соответствуют нормам и требованиям ТУ и прак
тически не изменились (в пределах погрешности измерений) в процессе про
ведения УСКИ. В то же время при проверках наблюдался ряд отказов. Оста
новимся на них подробнее.
1. При первом включении стабилизатора вооружения после ускоренных
испытаний, имитирующих 5 лет хранения, было зафиксировано отсутствие
управления пушкой в вертикальной плоскости и самопроизвольное враще
ние башни при включении привода горизонтального наведения. Причиной
отказа послужило попадание влаги в разъемы блока управления (коробка
К1) и, как следствие, окисление и замыкание контактов. После устранения
следов окисления на контактах и сушки разъемов работоспособность систе
мы восстановилась.
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

365

1 2 3 4 5 6 2 7 889 87

1234567879
2 32 2 2 7 98 7 78 7 45
258 5 835 9 7 8557 87 872 4 2
856 7 22 22 2 !" 28# 52 78 $
%" 28# !& '" 28# 527 8 2 72772 ( #
)856"
76*

+ "
2

123456789573

59 258 8 85572
,!$

,%%

,%-

&%-

894668 458 734
4

844

12342! 894668 458 734

844

1
366

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 889

1234567879

22
(8 8
522
27 8

4
4

8557

2 8 7 7 878 27 8
22 788 8
82! 76

" # 2$ 76 9 8 7 7 8 7 4#5 # 4
4& 785&'4& 27 8
2 2

52 !78
) 527

52 !78
* 527

2%2 8
72772

1234

2564

65784

65974

2564

6574

2564

25694

2564

6574

6594

274

2564

6584

2524

2564

6534

1234

2564

65934

65734

2564

65934

2564

254

25694

2564

65724

654

274

2564

65974

654

2564

6594

654

5254 4 !" 4 # $4 # 4 #$ 4 6664%4 4 & 4 4
264%'4
1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

1234567879 2
# 2$ 7 9 8 7 7 8 7 4!!8 9
8
4#58!
258 8 75 22 45 + 7 2569 7 !8569
, 2$22 727 9 388
22 788 8
82! 76

" # 2$ 76 9 8 7 7 8 7 4!!8
9
8 4#58!
258. 4#5/ !
27 8 3888

2 2

52
!78
) 527

52
!78
* 527

3822

(% 4 &)*+! 4 ,#-4374.4
(% 4, #4374.4
/ % 0 4# 4266466641.4
2$ $46664%.4
(43 &42.4
4 & 4$ 5424& 4627.4
8, 4&4
4534%%4

564

7564

75414564

(% 4 &)*+! 4 ,#-4874.4
(% 4, #4874.4
/ % 0 4# 4266466641.4
2$ $46664%.4
(43 &46.4
4 & 4$ 54& 467.4
8, 4&4
4854%%4

92564

96534

92534

5414564

1
Следует отметить, что перед проведением УСКИ, имитирующих второй
пятилетний цикл, резьбовые части разъемов блока управления были смаза
ны замазкой ЗЗКЗу. Как показали проверки системы после проведения
испытаний, это мероприятие позволяет достаточно надежно защитить разъ
емы от проникновения влаги и возникновения коррозии контактов и может
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

367

быть рекомендовано для использования при подготовке ВГМ к длительному
хранению в естественных условиях.
2. При проведении проверок системы управления огнем несколько раз
отсутствовало включение привода горизонтального наведения башни. При
чина отказа — окисление контактов в разъеме датчика Д20 контактного
устройства люка механикаводителя.
3. При первом включении системы в режиме «Дубль» после проведения
каждого этапа испытаний (после имитации 5 и 10 лет) отсутствовало управ
ление по ВН и ГН от кнюппеля. Работоспособность системы восстанавлива
лась после 4...5 поворотов рычага стопорения люка командира. Причина
отказа — отсутствие контакта вследствие коррозии пластин в датчике бло
кировки включения при растопоренном люке, которая устранялась в ре
зультате нескольких включений и выключений датчика.
4. После проведения УСКИ, имитирующих 5 лет хранения, при оценке
выработки и отработки углов прицеливания при ручном вводе дальности от
мечался параметрический отказ в работе танкового баллистического вычис
лителя: на баллистике К вырабатывался угол в два раза больший, чем допус
кается требованиями ТУ. Причина отказа — изменения сопротивлений по
тенциометров вычислителя, обусловленные образованием на их рабочих
поверхностях окисных пленок изза низкой герметичности блока. После
2...4 прокруток потенциометров на полный ход окисные пленки стирались и
вырабатываемый угол стал соответствовать табличным значениям ТУ.
Необходимо отметить, что аналогичные отказы были зафиксированы при
проверках на баллистиках К, О и У после имитации 10 лет хранения. Причи
ной их также являлись коррозионные поражения поверхностей потенцио
метров, устраняемые с помощью нескольких прокруток.
5. После проведения ускоренных испытаний, имитирующих 10 лет хра
нения, при определении зоны разрешения выстрела была зафиксирована
выдача ложного сигнала «Поддон», который блокировал работу электро
спусков. Причиной отказа послужило заедание кольцевого переключателя
рамки автомата заряжания вследствие коррозионного поражения. После
устранения следов коррозии работоспособность системы восстановилась.
В процессе дальнейших проверок на этом этапе испытаний был зафикси
рован отказ датчика ветра, причиной которого стало окисление контактов в
разъемах блока согласования.
6. Визуальным осмотром состояния стекол оптикоэлектронных прибо
ров наблюдения в процессе УСКИ были обнаружены следы потеков на стекле
прицела 1Г46, которые могли образоваться только в результате испарения
конденсированных водяных паров, проникших внутрь изза недостаточной
герметичности уплотнения защитного стекла. Качество видимости через
прицел при этом не ухудшилось.
Таким образом приведенные результаты показывают, что отказы в систе
ме управления огнем после проведения ускоренных испытаний на сохраняе
мость возникали в основном по причине низкой герметичности электриче
ских разъемов и электронных блоков, приводящей к коррозионным пораже
ниям контактов и рабочих поверхностей отдельных деталей. Полученные
368

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 889

1234567879
2 8 7 7 729 5527 3879
7 8
4 8 78 8 22 22 !"#
8 $8 2 76
1234567879 2
% 2 829 8387256

12345467464384659 7 34 2 2
4884 64 2

22 !"#

52 78
& 527

52 78
' 527

367 256

82 354844 28 2 43 524 45 8
7

2345 !" 82 #
$! 95 485 %

&'()*

&+,)(

'-.)/

$85 %

,0/()0

,.-.)(

,+--)-

12345467464384659 71952 17 28
7 45 474#2 844 434 1 428

367 256

!18 48

367 256

367 256
6 228

52 25 2
5 72 2,

+(.'

+,.(

,+0'

,+-/

428 25 2

32662 2 482 48514 5)

1
результаты полностью совпадают с данными об отказах в системе управле
ния огнем танков Т72 после их натурного хранения в течение 5...10 лет в
условиях умеренного климата. Это позволяет сделать вывод, что результаты
УСКИ машины на сохраняемость могут дать представление об изменении
этих элементов объектов при хранении в заданных условиях.
Оценка работоспособности системы коллективной защиты и противо
пожарного оборудования проводилась в соответствии с ИЭ и показала
(табл. 22.15):
§ техническое состояние пульта управления противопожарным оборудо
ванием и прибора радиационной и химической разведки в процессе про
ведения испытаний не изменилось;
§ величина избыточного давления воздуха в обитаемом отделении танка
при работе ФВУ на режиме «Фильтровентиляция» после имитации 5 и
10 лет снизилась соответственно на 6 и 13%, на режиме «Вентиляция» —
на 7 и 14%, что подтверждает вывод, сделанный при проведении УСКИ
на сохраняемость БМП2 о снижении герметичности корпуса;
§ после имитации 5 лет все оптические датчики и термодатчики сохрани
ли работоспособность, однако в ходе проверки один термодатчик при
воздействии на него приборанагревателя не срабатывал по причине окис
ления контактов в электрическом разъеме;
§ отказ датчика типа ОД1 после имитации 10 лет хранения обусловлен
выходом из строя комплектующих радиоэлектронных деталей — фото
резистора ММ611;
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

369

§ масса хладона во всех огнетушителях в процессе проведения УСКИ не
изменилась.
Результаты проверок технического состояния средств связи при проведе
нии испытаний приведены в таблице 21.16 (результаты проверок перед УСКИ
приняты за единицу).
Из таблицы 22.16 видно, что в процессе проведения УСКИ значения по
казателей радиостанции практически не изменились и соответствуют ТУ.
Вместе с тем следует подчеркнуть, что выбранные показатели позволяют
всесторонне оценить работоспособность средств связи при имитации хране
ния, поэтому их целесообразно использовать для оценки сохраняемости при
проведении УСКИ любых ВГМ.
123454564784956 4

!"45643 #7

2847

1 2 3 4 5 6 2 7 889

8 567 4 87 26785 7767 44566717
57 9543 87
$ 37
77

4288 7 4

44717

1 "'

"+++"#

""'

"#"

123456736879 36 2 87 9
9328 33 96

476368
"667%7487

476368
"667&7487

737 8 64 8 67 3566

( 637 7) 8
64 8 67 3566
* 96 56

7) 8 64

525+ ,86 897$ 94- 366 7 6$6 566 " 8 67 356 9 8 .6$ /, 8
0 3 8 7 19)273 $737 7 2 979 9 373 2 87 2469 6 42$)
77 "+++! 556+ 7 8 2
5673 83787 6 79 36 )7 2 379 37 7 86637
74 967 6$ 3 36 9)273787 47328 28 9 $787 8 3 8 78 8 64 174
"#6+

Проверка работоспособности электрооборудования танка, проведенная
после имитации 5 лет хранения, отказов и неисправностей в работе потреби
телей не выявила; сопротивление изоляции электрических проводов фар и
габаритных фонарей корпуса, плафонов внутреннего освещения, силовой
цепи стартера до и после УСКИ составляло около 100 МОм.
Аналогичная проверка после имитации 10 лет показала:
§ величина сопротивления изоляции после испытаний также не измени
лась;
§ отказов в работе электрических потребителей не обнаружено, кроме вы
хода из строя электрических лампочек в платформах рабочего освеще
ния наводчика и азимутальном указателе положения пушки;
§ при проверке устройств сигнализации (звуковой сигнал, стопсигнал,
реле поворота и т. д.) зафиксирован отказ электрического сигнала по
причине окисления рабочих поверхностей тягового реле (сердечника и
катушки); после удаления следов коррозии сигнал работал без заме
чаний.
370

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1 2 3 4 5 6 2 7 889

1234567879 27 5 2 2 7 56 3 2 72569
788 22 22 !"# 8 82 76
8
%28
3 2 2&

3 43
3

3! "
#3$7263
%&&13

3)
*+3 4732,3

)3
-14233

$ 838

2 2

$ 8382
'785
8

2 2 !"#

52
78 ( 527

52
78 ) 527

1223

4523

62223

5723

5523

82223

92223

42223

123

453

473

6223

553

6223

573

6123

823

673

653

423

463

493

9(3

'23

'63

'83

'93

723

783

793

((3

6223

553

5(3

6823

6653

6673

623

573

553

6263

823

8213

6573

6513

923

8513

85(3

85'3

* 47 8
258
8 5+7
2, 7

13423

13923

132'3

13923

1381.3

1
Результаты поверки точности показаний контрольноизмерительных
приборов механикаводителя приведены в таблице 22.17.
Из таблицы следует, что в процессе проведения ускоренных испытаний
отклонения показаний проверенных приборов не превышали допустимых
величин. При этом необходимо отметить, что после имитации 10 лет, как и
после натурного хранения в течение 10 лет, показания приборов стали мень
ше номинальных значений. Анализ причин этих изменений показывает, что
они вызваны старением и коррозионным поражением деталей приборов.
Таким образом, воздействие климатических факторов в процессе УСКИ на
сохраняемость и в течение длительного времени в естественных условиях
обеспечивают идентичные изменения показателей этих элементов.
Чтобы оценить степень воздействия климатических факторов на элемен
ты объекта, расположенные внутри и снаружи, рассмотрим результаты про
верок состояния резинотехнических деталей (см. табл. 22.18) и лакокрасоч
ных покрытий элементов танка (см. табл. 22.19) после имитации хранения.
Критериями оценки состояния резинотехнических деталей служили:
§ наличие механических повреждений (МП);
§ следы остаточной деформации (ОД);
§ изменение геометрии (ИГ);
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

371

1 2 3 4 5 6 2 7 889

1234567879
2 7 23 72 2 27852 78 8
52 78 28! " 527 28! 8 2
#82

8 2 2785

12345674689 2 7
432968

()

8 628

123456746867
686 8
953

8 628

8543849668
6 46!37 58

637"4688

436 7268

953 5# 8923456748428432968
8

6787$6 5 88

67826

953
8&'18

8%438

953

823

842 4869263" 8$3253 8

8
8

65 3$386468
7$6 588

262 5# 3$386"468

8
8

2
8
395 86438

(3263286

)686 76 846438
*9377 26% +83932!
,8
525-853 833 6"
9 "6 -8

8./80842 2 83 9 "6 18./80842 2 8

83 !

1 2 3 4 5 6 2 7 889 7

(32 2 2 7 58 8 9 97 ,522 7 78 8
52 78 28! " 28! 527 8 2
#82

8 2 ,522 78

262 6893 2
968

3#8432!

+ 7 2 58 8 9 97

13 285 46+8 5 363#8 13 285 46+8 5 363#8
93428
93428

32 9 87 658432968
*$35348353,8

4566 893428 68
56---7688953%678

4566 893428 68
96---:6688953%678

;662 8 3 628

4566 893428 68
<6---=688953%678

4566 893428 68
96---:6688953%678

>426 8 6782 2 86!
5 86438

?7 +83566 893!
4566 893428 68
428 68<6---7688953%678 76---@688953%678

13 2 38$3253 85438 ?7 +83566 893!
4566 893428 68
49668
428 68<6---7688953%678 76---9688953%678
13 2 3843296886!
8836 3837 5 8

13 285 468

13 285 46+8 5 363#8
93428

1
372

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

§ сохранение упругих свойств (УС);
§ признаки разложения материала (РМ).
Анализ результатов таблицы 22.18 показывает, что воздействие клима
тических факторов в процессе УСКИ наиболее интенсивно проявляется на
деталях, нагруженных статической нагрузкой (прокладка фары, уплотне
ния люков, ящиков с ЗИП, броневых крышек и др.), вызывая у них появле
ние остаточной деформации, изменение геометрических размеров и механи
ческие повреждения. При этом следует отметить, что механические повреж
дения уплотнений люков экипажа, амортизатора антенны представляют
сетку мелких (глубина 0,5...1 мм, длина 1...3 мм) трещин, а уплотнитель
ных прокладок ящиков с ЗИП и броневых крышек заправочных горловин —
сквозные трещины с разрывами 5...10 мм (рис. 22.6). Кроме того, из приве
денных данных видно, что в процессе проведения УСКИ все детали за исклю
чением уплотнительных прокладок крыш корпуса сохраняли упругие свой
ства и не имели следов разложения материала. Это может быть объяснено
тем, что на прокладки крыш дополнительно действовали пары, содержащие
продукты разложения топлива, масла, клеев и т. п.
Рис. 22.6

Механические повреждения
резинотехнических деталей
танка Т90 после имитации
10 лет хранения в условиях
умеренного климата:

1 — дюрит системы охлаждения;
2 — прокладка броневой крышки
заправочной горловины топливом.
2

Сопоставляя характер и номенклатуру изменений состояния резинотех
нических деталей после УСКИ на сохраняемость и после натурного хране
ния, можно заключить, что большинство отмеченных изменений состояния
деталей имело место при натурном хранении равной продолжительности,
следовательно, принятые режимы испытаний обеспечивают имитацию хра
нения этих элементов объекта в заданных условиях.
Состояние лакокрасочных покрытий (табл. 22.19) оценивалось следую
щими показателями:
§ изменение цвета (потеря блеска, белесоватость покрытия);
§ наличие растрескивания, вздутия, отслаивания (в процентном отноше
нии к площади покрытия), образование бугристости.
Из таблицы видно, что большинство лакокрасочных покрытий корпуса и
башни сохраняют свои свойства и только теряют блеск с незначительным
потускнением (белесоватость) цвета. Исключение составляют детали крепе
жа корпуса, габаритные фонари (рис. 22.7), экран над резервным масляным
баком двигателя (рис. 22.8) и горловины люков экипажа (рис. 22.9).
Состояние покрытий после проведения УСКИ на сохраняемость и натур
ного хранения танков нельзя сравнивать, поскольку нормативными докумен
тами на хранение объектов БТВТ предусмотрена периодическая подкраска
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

373

Рис. 22.7

Рис. 22.8

Состояние лакокрасочного покрытия
габаритных фонарей и деталей крепежа
корпуса танка Т90 после имитации
10 лет хранения в условиях умеренного
климата

Состояние лакокрасочного покрытия
защитного экрана над резервным
масляным баком двигателя на танке Т90
после имитации 10 лет хранения в
условиях умеренного климата

Рис. 22.9

Состояние лакокрасочного покрытия
горловины люка командира танка Т90
после имитации 10 лет хранения в
условиях умеренного климата

машин. Однако приведенные результаты показывают, что имитация хране
ния объектов позволяет оценить стойкость покрытий к воздействию клима
тических факторов, поэтому, прежде чем дать заключение о пригодности
краски к использованию для элементов объектов, целесообразно детально
изучить состояние ее на них после УСКИ.

22.3. ИЗМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ БРОНЕТРАНСПОРТЕРА БТР80
ПОСЛЕ ИМИТАЦИИ 5 ЛЕТ ХРАНЕНИЯ
Для проведения ускоренных испытаний на сохраняемость
бронетранспортеров был использован новый (без войсковой эксплуатации и
хранения) бронетранспортер БТР80, имевший наработку двигателя 55 мо
точасов и пробег 194 км.
Перед проведением испытаний на объекте были выполнены следующие
работы:
§ проведена консервация двигателя в соответствии с инструкцией по экс
плуатации на бронетранспортер [137];
374

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

§ с помощью имеющихся в климатических камерах домкратов грузоподъ
емностью 600 кН объект в соответствии с Руководством [107] был выве
шен и давление воздуха в шинах снижено до 100 кПа;
§ проведена герметизация объекта для проведения испытаний на цикло
стойкость способом «Заклейка» в соответствии с ИЭ и Руководством по
хранению БТВТ с использованием парафинированной бумаги; соедине
ние отдельных кусков бумаги при изготовлении больших полотнищ про
водилось двойным швом с двойным загибом; по периметру каждого по
лотнища была пришита киперная лента, по которой с помощью клея
БФ 2 производилось их склеивание; после склейки чехол был покрыт
двумя слоями пентафталевой эмали ПФ262;
§ перед проведением испытаний на циклостойкость в обитаемом отделе
нии объекта были размещены мешки секционного типа с силикагелем
общей массой 40 кг.
Режимы испытаний и продолжительность воздействия климатических
факторов устанавливались в соответствии с таблицей 20.10. В качестве кон
трольной точки для начала и окончания выдержки на режиме испытаний
использовалась температура масла в картере двигателя, первичный преобра
зователь для измерения которой был установлен на нижнем конце указателя
(щупа) уровня масла.
В результате испытаний было проимитировано 5 лет хранения в неотап
ливаемом хранилище, расположенном в умеренном климатическом районе
(представительный пункт Москва).
Изменение технического состояния элементов объекта оценивалось пу
тем сопоставления результатов проверок до и после проведения ускоренных
испытаний. В качестве оценочных критериев использовались показатели и
методики их определения, выбранные для проверок боевой машины пехоты
БМП2. Рассмотрим полученные экспериментальные данные.
Проверка работоспособности двигателя после проведения УСКИ показа
ла, что все системы его функционируют в пределах норм, установленных
ИЭ, течей рабочих жидкостей при работе и в выключенном состоянии не
отмечалось. При этом был зафиксирован отказ в системе предпускового по
догрева двигателя, причиной которого явилось засорение топливной фор
сунки подогревателя маслянистыми отложениями, ограничивающими пода
чу топлива (отсутствовал конус распыла). После промывки форсунки в керо
сине и продувки сжатым воздухом отказ был устранен. Оценка эффективности
предпускового подогрева при температуре воздуха 233 К (–40°С) не выявила
отличия в его работе до и после ускоренных испытаний — время разогрева
масла до температуры 368...373 К (95...100°С) составляло 27...30 мин, дви
гатель в обоих случаях запускался с первой попытки.
При оценке технического состояния трансмиссии после имитации хра
нения также не отмечено никаких отклонений в работе: объект плавно тро
гался на I передаче и передаче заднего хода; органы управления коробкой
передач, раздаточной коробкой, гидроусилитель руля и тормозная система
функционировали без замечаний; течей рабочих жидкостей не было. В то
же время перед пробегом были обнаружены следы подтекания масла через
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

375

уплотнения штоков амортизаторов, причиной которых, повидимому, стали
изменения свойств манжет от воздействия климатических факторов.
Результаты проверок изменения показателей механизма наведения воо
ружения, оптикоэлектронных приборов наблюдения и осветителей в про
цессе проведения УСКИ на сохраняемость БТР80 приведены в таблице 22.20
(полученные перед УСКИ данные проверок условно приняты за единицу).
Из таблицы следует, что после УСКИ усилия на рукоятках маховиков
механизма наведения вооружения и на рукоятке перезарядки пулемета
возросли на 20...29%, но не вышли за пределы допустимых значений и не
могут считаться как потеря работоспособности приводов. Разрешающая
1 2 3 4 5 6 2 7 8898 7

123454564784956 4
7
8 56734956237544567 4567
86 4 8 55976 75456767 4868447 !"#7
7 $4 47 44567%&'1757 9543 8(7
)5 4567

*6345 5647
$45643 7 2847

2847

447
%&'17

47
%&'17

848 8647
7 %7

12343567869
568 3 86
9 7 6587386

52 56

12343567869
568 3 86
57 6587386

52 56

123435678658735659589 36

52 56

8958 !8 62 2 "7 2#67 $7 6 87848693" 986%&'()*+6
6
6

384#78 6,936 9 23625 -6
4 2652( "5 86.../06 1126

'562

52 56

6
6

7 939 8778 6,936 9 23625 -6
4 2652( "5 8636 1126

'562

52 56

8958 !8 62 2 "7 2#693" 986%'45(6+6
6
6

384#78 6,936 9 23625 -6
4 2652( "5 86.../06 1126

'562

52 56

6
6

7 939 8778 645 6 878486,936 9 (6
23625 -6 4 2652( "5 8606 1126

'562

52 56

6
6

7 939 8778 698 6 878486,936 9 (6
23625 -6 4 2652( "5 86036 1126

52 56

7258 623486 25354 +6
6

"8577 6

836

873986

96
7
1 2 3 4 5 6 2 7 8898 7

)5 4567628 5 74567 2977 6843 37 8445667 !"#7
767 47 44567%&'1757 9543 8(7
!4637 87-.%7

128
7%&'17

5 47456477 +4 847,7

47%&'17

:34#9 5734 ;3 6

/</<6

/006

45734 ;3 6

8<6

<36

71/7

1636

1
376

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

способность оптикоэлектронных приборов после имитации хранения зна
чительно ухудшилась, превысив предельные величины, что позволяет кон
статировать потерю работоспособности этих приборов при сохранении воз
можности их функционирования. Аналогичные изменения встречались и
на 100% машин после 5...6 лет натурного хранения. Осевая сила осветите
лей снизилась после ускоренных испытаний на 9...11%. Однако отсутст
вие установленного допустимого значения этого показателя не позволяет
рассматривать изменение силы света как параметрический отказ освети
телей.
Оценка работоспособности системы коллективной защиты проводилась
путем измерения величины подпора в обитаемом отделении, создаваемого
фильтровентиляционной установкой на различных режимах. Результаты
проверок до и после УСКИ приведены в таблице 22.21.
Приведенные данные показывают снижение величины избыточного дав
ления на 6...13%, что подтверждает установленную при испытаниях танка
и БМП закономерность об изменении свойств уплотнительных прокладок
корпуса после воздействия назначенных климатических факторов.
Проверки изменения технического состояния системы противопожарно
го оборудования проводились встроенным контролем в соответствии с ИЭ и
взвешиванием огнетушителей. Срабатывание системы определялось по за
горанию лампочки «Контроль» на пульте ПК 112, сигнализирующей об
исправности электрической цепи, термодатчика и пиропатрона при воздей
ствии на датчик приборомнагревателем, имитирующим пожар. Результаты
проверок показали, что система после ускоренных испытаний работоспособ
на, масса хладона в огнетушителях не изменилась.
Работоспособность средств связи в процессе испытаний оценивалась про
верками возможности обеспечения внутренней связи на каждом рабочем
месте и внешней связи в радиусе до 3 км. Проверка внешней радиосвязи
радиостанции осуществлялась в режиме полной мощности на десяти подго
товленных частотах. Корреспондентом являлась автономная радиостанция
Р173, удаленная от бронетранспортера на 3 км. После имитации хранения
радиостанция работала без замечаний, слышимость и разборчивость речи
при приемепередаче была хорошая. При этом отсутствовала внутренняя
связь на всех рабочих местах. Отказ аппаратуры внутренней связи был вы
зван коррозионным поражением поверхности прибора в месте крепления
«минусовой» шины, и после удаления на нем следов окисления внутренняя
связь в объекте восстановилась.
Оценка работоспособности электрооборудования БТР80 после имитации
хранения показала следующие результаты:
§ звуковой сигнал, дополнительная фара корпуса ФГ16, передний и зад
ний габаритные фонари правого поворота не работали изза коррозии
контактов на тумблерах;
§ сигнализация закрытия дверей, электроприводы плавного и экстренно
го закрытия жалюзи и крышек воздухопритоков двигателя вышли из
строя по причине коррозии деталей конечных выключателей (осей, шар
ниров и др.);
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

377

§ плафон освещения в боевом отделении и вентилятор обдува смотровых
люков отказали вследствие окисления соответственно электроарматуры
и ротора двигателя. После устранения следов коррозии и технического
обслуживания работоспособность вышеперечисленного оборудования
восстановилась.
Кроме того, до и после проведения УСКИ проводились измерения сопро
тивления изоляции электрических цепей (табл. 22.22) и метрологическая
поверка контрольноизмерительных приборов (табл. 22.23).

123454564789
#$63459 $56474

123454667879

1 2 3 4 5 6 2 7 889887

9 6 45676296674 648674 477
7 948847 9 4456717
9

648974 67

9 6 4564762966 7!"37

4 4717

984717

8237 4 5

9 4 5

5 5 432 9 5 56 3 46 45
94855 4 5

5 5 432 9 5 56 3 46 455
94 3537 33" 5 #32 5

42%& $ '734

+64,4 9-5 8 4 7.
5 245+/5!.0511235

+64,4 9-54932 5
245+/5*4516"58135

7 9- 48 8 5 245
70.((51735

7
1 2 3 4 5 6 2 7 8898 7

*9$2$5647
$9559(97
6)9 $7

*9$2$567

9 4 439(97

4 4717

6)9 $7

9847636 $667
.74 7

)&5

!&5

*&5

*!5

'&5

'!5

%'5

(%5

)%*5

)%'5

!%'5

&%5

&%!5

'%'5

)%5

'%'5

)5
5 259565:5 25

$5%&5

99(64897 9 4 6795 9&596234 6 4&5'7
7 7 948847 9 4456717

6 7 6)9 $7
+4,76234 456-7

378

977

354 4 5

645

9645 2

6)9 9 7

/9 %8 63$7
4665$7$)89
0 597 9
( 41598 67

25)%5

25%(5

2585

45;945,45 95;64995

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Из данных таблицы 22.22 видно, что сопротивление изоляции электри
ческих цепей БТР80 после ускоренных испытаний снижается в 4...8 раз,
что может иметь место и при натурном хранении объекта в течение 5 лет.
Следовательно, создаваемые климатические воздействия обеспечивают не
обходимое повышение скорости проникновения влаги в полимерные изоля
ционные материалы.
Анализ результатов метрологической поверки приборов (табл. 22.23)
позволяет заключить, что после УСКИ погрешность показаний указателей
температуры и давления увеличилась на 20% и превысила допустимые зна
чения. Таким образом, после имитации 5 лет эти приборы оказываются не
работоспособными (имеют параметрические отказы).
Техническое состояние резинотехнических деталей оценивалось визу
альным осмотром с использованием предложенных выше критериев. После
УСКИ были обнаружены многочисленные механические повреждения (тре
щины глубиной 1...3 мм, длиной 2...5 мм) на торцевой поверхности про
кладки антенного устройства, следы остаточной деформации на уплотнени
ях люков, дверей, крыш и крышек над двигателем. Остались без видимых
изменений ошиновка катков, резиновые шланги, дюриты двигателя и транс
миссии, рукава системы централизованной регулировки давления воздуха в
шинах. В целом же можно отметить, что воздействие климатических факто
ров на выбранных режимах ускоренных испытаний приводит к изменению
технического состояния элементов бронетранспортера БТР80.

22.4. ПЕРЕЧЕНЬ ПРОВЕРОК И НОМЕНКЛАТУРА
КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
И СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ, РЕКОМЕНДУЕМЫХ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ УСКОРЕННЫХ СТЕНДОВЫХ
КЛИМАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ВГМ
Оценка сохраняемости объектов БТВТ по результатам УСКИ
должна производиться путем сопоставления результатов проверок функцио
нирования, определения показателей и свойств элементов до и после испы
таний, имитирующих заданный срок хранения. При проведении УСКИ объ
ектов в полной сборке целесообразно использовать следующий перечень про
верок и номенклатуру контролируемых показателей и свойств элементов:
§ эффективность системы подогрева (время разогрева свечи для надежного
пуска подогревателя; время достижения назначенной температуры, раз
решающей пуск двигателя; отсутствие течи рабочих жидкостей и дымле
ния при работе подогревателя);
§ работоспособность двигателя (надежность пуска разными способами, в
том числе после предварительного подогрева; устойчивость работы на
различных режимах; отсутствие течи рабочих жидкостей при работе);
§ работоспособность трансмиссии (время появления давления в системе
смазки после пуска двигателя; безотказность органов управления; плав
ность трогания на I, II передачах и передаче заднего хода; увод машины
при движении на ровном участке; эффективность системы торможения;
отсутствие течи рабочих жидкостей);
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

379

§ работоспособность ходовой части (отсутствие течей рабочих жидкостей и
смазки из амортизаторов, ступиц катков и колес; состояние резиновых
массивов катков, шин; работоспособность механизма натяжения гусе
ниц, системы подкачки шин);
§ функционирование вооружения (момент неуравновешенности и сопро
тивления повороту орудия относительно оси цапф; усилия на рукоятках
ручных приводов механизмов вертикальной и горизонтальной наводки
вооружения, неплавность наводки ручными приводами; усилия на руко
ятках затвора, ручного спуска ударника, повторного взвода и сбрасыва
ния экстракторов);
§ работоспособность стабилизатора вооружения (число перебегов при демп
фировании от перебросочной скорости и при снятии пушки с угла заря
жания; жесткость приводов наведения, максимальный стабилизирую
щий момент, скорости наводки орудия на различных режимах в двух
плоскостях; средняя скорость ухода орудия);
§ работоспособность механизма (автомата) заряжания (продолжительность
полного цикла заряжания; усилия на рукоятках ручных приводов);
§ работоспособность системы управления огнем (погрешность выработки и
отработки углов прицеливания при автоматическом и ручном вводе даль
ности; погрешность выработки и отработки поправок к углам прицели
вания на отклонение условий стрельбы от нормальных; ширина зоны
разрешения выстрела);
§ функционирование комплекса управляемого вооружения (проверка функ
ционирования встроенным контролем и с помощью контрольнопрове
рочной машины);
§ работоспособность электроннооптических приборов наблюдения (вывер
ка прицела, лазерного дальномера, ночного прицела и осветителя отно
сительно орудия; разрешающая способность приборов; осевая сила света
осветителя; работоспособность дальномера; функционирование электро
обогрева защитных стекол);
§ работоспособность электрооборудования (проверка работоспособности
звукового сигнала, наружного и внутреннего освещения, вентиляторов
местного обдува на рабочих местах, электродвигателей насосов откачки
воды из объекта; сопротивление изоляции электрических цепей отдель
ных потребителей);
§ работоспособность средств связи (проверка работоспособности радиостан
ции на режимах приемпередача; мощность передатчика; чувствитель
ность приемника; девиация частоты; функционирование устройства внут
ренней связи);
§ функционирование противопожарного оборудования (проверка прохож
дения команд на блоке управления встроенным контролем; работоспособ
ность электрических цепей и датчиков; изменение веса огнетушителей);
§ работоспособность системы коллективной защиты (величина избыточ
ного давления в обитаемом отделении при работе фильтровентиляцион
ной установки на различных режимах; проверка функционирования
прибора радиационной и химической разведки встроенным контролем);
380

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

§ точность показаний контрольноизмерительных приборов (проверяется
на специальных стендах путем сравнения показаний проверяемого и эта
лонного приборов);
§ состояние резинотехнических изделий корпуса (критерии оценки: нали
чие упругих свойств; изменение геометрии, размеров; наличие остаточ
ной деформации и повреждений; следы разложения материала);
§ состояние лакокрасочных и защитных покрытий элементов объекта (кри
терии оценки для лакокрасочных покрытий: изменение цвета, растрес
кивание, отслаивание, степень разрушения; критерии оценки для за
щитных покрытий: степень коррозионного поражения защитного по
крытия и основного металла).
Рекомендуемые выше проверки и контролируемые параметры разрабо
таны на основе того, что после проведения ускоренных испытаний объектов
БТВТ на сохраняемость были зарегистрированы отказы функционирования
и изменения показателей (свойств) за пределы ТУ следующих элементов
объектов:
§ резинотехнических деталей;
§ системы управления огнем;
§ электроннооптических приборов наблюдения;
§ средств связи;
§ противопожарного оборудования;
§ общего электрооборудования;
§ контрольноизмерительных приборов;
§ противокоррозионных и лакокрасочных покрытий.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

381

ГЛАВА

Глава 23. АНАЛИЗ СХОДИМОСТИ
РЕЗУЛЬТАТОВ УСКОРЕННЫХ
КЛИМАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
НА СОХРАНЯЕМОСТЬ С ДАННЫМИ
НАТУРНОГО ХРАНЕНИЯ ВГМ

23.1. ФУНКЦИОНАЛЬНОКОНСТРУКТИВНЫЕ
ПРИЗНАКИ ЭЛЕМЕНТОВ ВГМ
И БАЛЛЬНОСТЬ ОЦЕНОК

ак уже отмечалось, важнейшей целью разработанного ме
тода УСКИ является получение достоверной информации о техническом со
стоянии объектов БТВТ после хранения в оговоренных заранее условиях.
Сопоставление результатов оценки технического состояния испытанных
объектов после проведения ускоренных испытаний и данных о натурном
хранении бронетанковой техники (табл. 21.1) позволяет сделать вывод, что
характер функциональных отказов и изменений показателей элементов объ
ектов, которые наблюдались на достаточно большом количестве хранившихся
в естественных условиях машин, в основном имели место и на исследуемых
образцах.
В то же время совершенно очевидно, что достоверность результатов про
веденных УСКИ на сохраняемость может быть признана только тогда, когда
они будут соответствовать результатам натурного хранения в условиях уме
ренного климата продолжительностью, равной проимитированному сроку с
известной допустимой погрешностью. При этом следует иметь в виду, что в
описываемых случаях на погрешность результатов оказывали влияние не
только техникометодические, но и организационные факторы:
§ ускоренным испытаниям подвергались одиночные образцы объектов раз
ных типов (БМП, танк, БТР);
§ сравниваемыми образцами, прошедшими натурное хранение, в отдель
ных случаях были только прототипы испытываемых объектов;
§ оценка технического состояния объектов в процессе проведения УСКИ
на сохраняемость проводилась до начала испытаний и через каждые по
следующие 5 лет проимитированного хранения, а при натурном хране
нии — только по окончании сравниваемого срока хранения.
Для получения в этих условиях весомой оценки сходимости результатов
ускоренного и натурного хранения необходим комплексный подход с одно
временным использованием различных взаимно дополняющих критериев.
Ясно, что предъявлять особенно высокие требования к значениям критериев
нет оснований.
382

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

По оценке ВА БТВ им. Р. Я. Малиновского, элементы машин в результа
те хранения или его имитации могут находиться в следующих фазах техни
ческого состояния:
§ полная потеря работоспособности (невозможность функционирования);
§ частичная потеря работоспособности (выход некоторого количества по
казателей и свойств за пределы, предусмотренные в ТУ на элемент) с
сохранением возможности функционирования;
§ незначительное изменение (ухудшение) показателей и свойств в преде
лах, допустимых ТУ на элемент;
§ отсутствие видимых изменений показателей и свойств (исправное со
стояние [138]).
При этом для каждого элемента в отдельности при прочих равных усло
виях фазы технического состояния имеют вероятностный характер. Однако
изза того, что используемые при сравнении данные по натурному хранению
в большинстве своем содержат только сведения о наличии отказов, техниче
ское состояние элементов после УСКИ оценивалось в основном только двумя
фазами: работоспособен — неработоспособен.
Для выравнивания значимости элементов объектов БТВТ и их показате
лей (характеристик, свойств) и сокращения объема вычислений все элемен
ты были объединены по функциональноконструктивным признакам в 14
групп:
§ корпус и башня;
§ двигатель;
§ трансмиссия;
§ ходовая часть;
§ вооружение (пушка, пулемет и т. п.);
§ механизм (автомат) заряжания;
§ стабилизатор вооружения;
§ средства связи;
§ электроннооптические приборы наблюдения;
§ электрооборудование;
§ средства коллективной защиты;
§ противопожарное оборудование;
§ контрольноизмерительные приборы;
§ резинотехнические и полимерные изделия.
В состав обобщенных групп не были включены горючесмазочные мате
риалы, так как физикохимические показатели масел и топлива после УСКИ
разных объектов практически не изменялись, а количество данных, позво
ляющих оценить их свойства после натурного хранения в машинах, крайне
ограничено.
Сравнение в первой группе проводилось с использованием балльной оцен
ки технического состояния:
§ отсутствие видимых повреждений лакокрасочного покрытия и сварных
швов для навесного оборудования — 0 баллов;
§ повреждение защитного лакокрасочного покрытия (белесоватость, ко
робление, отслоение и т. п.) без поражения основного металла — 1 балл;
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

383

§ повреждение покрытия с пятнами коррозии основного металла общей
площадью более 30% поверхности — 2 балла;
§ то же, с пятнами коррозии основного металла общей площадью более
30% поверхности — 3 балла;
§ поломка кронштейнов, крепежных изделий навесного оборудования
и т. п. — 4 балла.
Для всех остальных групп проводилось суммирование фактов выхода
показателей за допустимые пределы и отказов элементов. Когда изменение
технического состояния после натурного хранения или после УСКИ отмеча
лось не на всех одноименных элементах в принятой конструктивной группе
объекта (объектов), их количество по этим элементам указывалось в относи
тельном выражении к суммарному числу элементов.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

12345676869 6
6969 69 63 339 86 69
4 56 822 4567699 ! 7299 9259 52969 "
45 67699 79 389 #$6

4386
2.
0 86 !

4386 01112 86 92'
59 52969

4386
2.
0 86 !

4386 0 86 92'
59 52969

4386
2.
/+ 86 !

4386 ,111/+ 86
9259 5296'
9

)29 )',+

4386 /+ 86 92'
59 52969

%)1'*+

4386
2.
/+ 86 !

%&'(

8 7

-2

6929 6 544

1234567879

68668 7

7 67

2235! 87
"#

& 988$ 2372235! 8 7

8$7$ 3 !

8 7

'(32 2)2486(87
438923*7 9+ 8 7

'(32292352

&36 76 $87

-7

&86 7(2(8 2.7
$ /8*7

1328242! 3 2729235)
2 87

12 32 2)
8$38 *7438923*7

3$8 2# 86(878742)
83 *78$8 7

-7

1
384

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

В качестве базы данных об изменении технического состояния ВГМ по
сле натурного хранения использовалась статистическая информация ВА БТВ
им. Р. Я. Малиновского о сохраняемости следующих их типов:
§ 200 ед. боевых машин пехоты типа БМП1, БМП2 после 10 лет исполь
зования на учениях и кратковременном хранении;
§ 56 ед. бронетранспортера БТР80 после 5...7 лет эксплуатации и хранения;
§ 110 ед. танков типа Т72Б, Т72М со сроком хранения 5 лет (50 машин) и
9...10 лет (60 машин).
Имеющаяся статистика была сопоставлена с результатами, полученными
при проведении УСКИ БМП2, БТР80 и Т90 (см. п. 22.1–22.3).
Распределение изменений технического состояния элементов объектов
(по группам) по результатам проведенных ускоренных климатических ис
пытаний на сохраняемость и данным натурного хранения, приведенных к
одному условному объекту, представлено в таблице 23.1.

23.2. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ СХОДИМОСТИ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
Учитывая существенные различия групп по конструктив
ной сложности, количеству элементов и контролируемых показателей, а
также различия в типах оценок состояния элементов, говорить о характери
стиках межгруппового распределения изменений технического состояния
сравниваемых данных не представляется возможным. В этом случае для ста
тистического анализа данных в соответствии с основными положениями
теории математической статистики принято использовать непараметриче
ские методы, например Уилкоксона, Колмогорова — Смирнова и др., по
зволяющие проверять согласованность распределений случайных величин
(однородность выборок). Так как факты изменения состояния элементов
сгруппированы по функциональноконструктивному признаку, примене
ние критерия Уилкоксона, при котором осуществляется ранжирование дан
ных по количественному признаку, нецелесообразно. Оценку при групповом
сравнении данных позволяет выполнить критерий Колмогорова — Смирнова.
Вычисления производятся в следующей последовательности [139].
Подсчитывается общее количество изменений технического состояния
элементов в каждой из выборок:
m

N 2 1 3 Xi ,
i 11

N 22 1 3 Yi ,

(23.1)

i 11

где m — количество изменений состояния iй группы элементов в составе
объекта; Хi, Yi — количество изменений состояния i`й группы элементов
после УСКИ и натурного хранения соответственно.
Далее рассчитываются значения функций распределения F(Z) для каж
дой из выборок:
z
z
F 2( Z ) 1

3 Xi
i 11

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

F 22( Z ) 1

3 Yi
i 11

N 22

(23.2)

385

где Z — параметр суммирования, равный условному номеру группы, Z = 1,
2, 3, ..., m, и определяется модуль максимальной внутригрупповой разности
значений функции распределения выборок:
DNN = sup | F¢(Z) – F²(Z) |.

(23.3)

Затем рассчитывается значение критериальной статистики l по формуле
l = DNN(n1 × n2)0,5 × (n1 + n2)–0,5,

(23.4)

где n1, n2 — вспомогательные параметры, равные количеству конструктив
ных групп, в которых отмечены изменения технического состояния элемен
тов в каждой из сравниваемых совокупностей данных.
Вероятность правильности выдвинутой гипотезы о принадлежности вы
борок одной генеральной совокупности определяется по формуле
Р = 1 – Q(l),

(23.5)

где Q(l) — функция lстатистики, имеющая следующий закон распределе
ния:
12
Q (l) = Q(5) 3 7 (41)k 6 exp(42kг 6 5 г ).
(23.6)
k 342

Достаточно высоким значением вероятности, при котором гипотеза об
однородности выборок не противоречит сопоставляемым данным, является
величина Р > 0,9.
Результаты оценки данных таблицы 23.1 по критерию Колмогорова —
Смирнова представлены в таблице 23.2.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 87

12345678948 8948
7 3 6 877 79644746 4887 6434 7
436 63
3 5 73 8987875
3 7888 8677 4867
78!"35 67

857 6434 #7897

$4634 37
6
5 7

&3 8 48 7 6 48%
7 8 378!78948%
8948
79644#7'7

123456

786

9 6

14 86

7976

7956

9 6

786

956

64 86

1
Как видно из таблицы 23.2, для всех типов объектов с высокой вероятно
стью (более 95%) можно утверждать об идентичности, т. е. принадлежности
одной генеральной совокупности результатов пяти и десятилетнего уско
ренного и натурного хранения.
Энергетическая общность физикохимических процессов при проведе
нии УСКИ на сохраняемость и натурном хранении объектов БТВТ предпола
гает корреляцию их технического состояния. При этом распределение коли
чества изменений показателей и свойств элементов в каждой группе прини
мается нормальным. Оценкой корреляционной связи сравниваемых данных
является коэффициент корреляции R, значение которого рассчитывается в
следующей последовательности [140]:
386

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

§ среднее значение для каждой выборки с учетом формул (23.1)
Хср = N¢ / m,

Yср = N² / m;

(23.7)

§ несмещенная оценка дисперсии каждой выборки
m

Sx 2 (m 1 1) 11 3 ( Xi 1 Xср )2 ;

(23.8)

i 21

Sу 2 (m 1 1)11 3 (Yi 1 Yср )2 ;
i 21

§ ковариация данных
m

Sxу 1 4 ( Xi 2 Xср ) 3 (Yi 2 Yср );

(23.9)

i 11

§ коэффициент линейной корреляции
R = Sху × (Sх2 + Sу2)–0,5.

(23.10)

Значимость корреляционной связи (вероятность отличия R от нуля) мож
но определить с использованием критерия Стьюдента по следующей зависи
мости:
Р = (1 – Sk × (t, k)),

(23.11)

где Sk (t, k) — плотность распределения Стьюдента, рассчитываемая по фор
муле
Sk(t, k) = Г[(k + 1) / 2] × (kp–0,5 × Г(k / 2)–1 × (1 + t2 / k)–(k+1)/2,

(23.12)

где Г(А) — гаммафункция, имеющая вид
n !3 n A
,
n 12 A 3 ( A 6 1) 3 ( A 7 2) 3 ... 3 ( A 6 n)

4( А ) 5 lim

(23.13)

k — число степеней свободы, k = m1; t — параметр распределения Стьюден
та, вычисляемый по формуле
t = k × R2 / (1 – R2).

(23.14)

При значениях P ³ 0,78 можно считать корреляцию данных установ
ленной.
123456758993
78 3567
!"7

1 2 3 4 5 6 2 7 89 97

2 793 6877 76447469488796434
7 8 864 3759 39 73467

985796434
87

8$%% 2 347
58993 2 7

&46'34 37
1(6 5 7

&46' 87
58993 2 8448)7

#7*7

123456

786

5 97

788986

1 486

7986

6 4 86

89 6

79 86

986

786

896

9776

1
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

387

Результаты анализа корреляционной зависимости сравниваемых дан
ных приведены в таблице 23.3.
Анализируя полученные значения, необходимо отметить, что общая
недостаточность изменений технического состояния элементов после пя
тилетнего хранения повышает вес каждого факта, поэтому погрупповая
корреляция сравниваемых данных не столь очевидна, как после десятилет
него хранения. Более детальные исследования позволили определить, что
наиболее весомой группой, вносящей расхождение, являются резинотех
нические и полимерные изделия. Так, например, значение коэффициента
корреляции без учета этой группы для результатов УСКИ и данных натур
ного хранения БТР80 составляет 0,680 при уровне значимости корреляци
онной связи 98,3%.
Значения коэффициентов корреляции и существенное их отличие от нуля
для результатов имитации и натурного хранения объектов в течение 10 лет
достаточно убедительно показывают наличие между ними корреляционной
связи. Это дает основание сделать вывод об идентичности процессов, вызы
вающих изменения технического состояния элементов машины в условиях
УСКИ и натурного хранения в войсках.
Ранее было показано, что оценками сходимости результатов ускоренного
и натурного хранения не могут быть моменты распределений выборок (сред
нее, дисперсия и т. д.). Однако если рассматривать линейную регрессию кор
реляционной связи (линию в координатах «количество фактов изменения
состояния элементов после УСКИ — количество фактов после натурного
хранения» при погрупповом сравнении) и отклонения от нее, предположи
тельно распределенные нормально, то можно применить критерий Фишера
для проверки гипотезы о равенстве дисперсий этих отклонений. Это позво
лит дополнить информацию о корректности разработанной методики.
Для этого предварительно методом наименьших квадратов определяют
ся коэффициенты линейного уравнения регрессии у = а + bх по формулам:
m

Xi 2

i 11

Yi 3

i 11

Xi 2

i 11

Xi 2 Yi

i 11

;

4m
5
m 2 Xi 3 6 Xi 7
8 i 11 9
i 11
m

Xi 2 Yi 3

i 11

m
i 11

Xi 2

Yi
i 11
2

4m
5
m 2 Xi 3 6 Xi 7
8 i 11 9
i 11
m

(23.15)

.
(23.16)

Затем рассчитываются несмещенные оценки дисперсий отклонений от
линии регрессии:
m

Dx 1 1/(m 2 1) 3 4 [(Yi 2 a)/ b 2 Xi ];
2

(23.17)

i 11

388

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Dу 1 1/(m 2 1) 3 5 (а 4 b 3 Xi 2 Yi )2

(23.18)

i 11

и определяется дисперсионное отношение F – Dy / Dx или F = Dх / Dy, где в
знаменателе меньшая дисперсия.
Полученное значение сравнивается с табличным Fтабл, определенным для
выбранного числа степеней свободы и принятого по [141] уровня значимо
сти. В случае F £ Fтабл принимается гипотеза о равенстве дисперсий.
Под числом степеней свободы понимается количество вариантов, прини
мающих значения, которые функционально не связаны друг с другом. При
дисперсионном анализе число степеней свободы принимается равным числу
сравниваемых групп без одной, т. е. (m – 1).
Результаты оценки дисперсий отклонений результатов УСКИ и натурно
го хранения от регрессии линейной корреляции представлены в таблице 23.4.
1 2 3 4 5 6 2 7 89 7

123456327889 7 58 9 6597 2 988 896877 698582
3 234779825 62562 2569
24 7 !5 9

67 698582 " 7

#933$298875 89$5%
825 1%39232 2

123456

786

79776

486

6 486

9 2$875 89$5825
1%39232 2

97 6

976

97 6

596

986

786

79 6

986

1
Как видно из таблицы 23.4, дисперсии отклонений данных от линии
регрессии для трех этапов УСКИ можно считать равными, что говорит о том,
что интенсификация воздействия климатических факторов при УСКИ по
зволяет имитировать длительное хранение машин в натурных условиях.
Частичное совпадение данных пятилетнего хранения танка Т90 объясняет
ся, как и в предыдущем случае сравнения, ограниченным количеством изме
нений технического состояния элементов, зарегистрированных после УСКИ
и натурного хранения.
Таким образом, опираясь на результаты проведенного анализа, можно
сделать вывод о том, что проведенные ускоренные климатические испыта
ния на сохраняемость трех типов ВГМ в полной сборке, имитирующих дли
тельное хранение в условиях умеренного климата, обеспечивают получение
достоверной информации о техническом состоянии элементов объектов по
сле определенного срока хранения и о правильности основных положений
разработанного метода.

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

389

ГЛАВА

Глава 24. СТРУКТУРА
УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
НА СОХРАНЯЕМОСТЬ ВОЕННЫХ
ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

24.1. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СТРУКТУРЕ
УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
НА СОХРАНЯЕМОСТЬ

еобходимость обоснованного прогнозирования боеготов
ного состояния серийных объектов бронетанкового вооружения и техники
разных типов (танк, боевая машина пехоты, бронетранспортер), содержа
щихся на длительном хранении в различных климатических условиях, с
одной стороны, и требования сохранения значений показателей безотказно
сти, долговечности и ремонтопригодности в течение 10...15 лет хранения,
выдвигаемые для перспективных объектов, — с другой, определяют акту
альность поиска путей прогнозирования сохраняемости этих объектов с уче
том способа хранения и климатических районов размещения.
Решение этой задачи целесообразно проводить экономически прогрес
сивным методом ускоренных стендовых климатических испытаний на со
храняемость, используя объекты в полной сборке, что позволяет в 10...30 раз
ускорить оценку их стойкости к воздействию климатических факторов в
течение предполагаемого срока, разрабатывать мероприятия по ее повыше
нию, корректировать сроки и объемы регламентных работ.
Предложенный метод ускоренной оценки сохраняемости ВГМ основан
на моделировании воздействий основных климатических факторов на объ
ект в полной сборке, позволяющих обеспечить повышение скорости физико
химических процессов, протекающих в системах, механизмах, приборах,
узлах, агрегатах, деталях, материалах (элементах) объектов при хранении,
с участием в них других химических веществ (воды, масла, топлива, их
паров и пленок на поверхностях и др.) и в присутствии различных физиче
ских эффектов (гальванические пары, изгиб, растяжение, кручение, вибра
ции и т. п.). Продолжительность испытаний должна рассчитываться исходя
из условия равенства энергетических параметров, характеризующих тече
ние процессов в элементах как при воздействии режимов ускоренных испы
таний, так и в естественных условиях.
Основанием для признания адекватности реакций, происходящих в те
чение заданного срока при натурном хранении и при проведении испытаний
определенной длительности, является идентичность изменений техническо
го состояния элементов объектов.
390

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Для количественного описания воздействия климатических факторов,
характерных для пункта хранения объектов, предлагается использовать эк
вивалентные (равнодействующие) температуру и относительную влажность,
в качестве которых следует принимать соответственно функциональную зави
симость, полученную из уравнения Аррениуса, позволяющую определять зна
чения эквивалентной температуры с учетом изменяющейся влажности для
разных величин энергии активации и среднюю годовую относительную влаж
ность климатического пункта.
Результаты проведенных расчетнотеоретических исследований с исполь
зованием полученных значений эквивалентных температур и относитель
ных влажностей для представительных пунктов климатических районов
хранения ВГМ в России позволяют утверждать, что представительным пунк
том для оценки сохраняемости объектов на бо´льшей территории страны яв
ляется Москва (умеренный климатический район), где время хранения до
одинаковой степени старения элементов в широком диапазоне величин энер
гии активации отличается не более чем на 10...20%.
К основным климатическим факторам, которые по эффективности сво
его действия обеспечивают имитацию хранения машин под навесом (брезен
том) или в неотапливаемом хранилище, следует относить: температуру (по
ложительная, отрицательная, суточные перепады и сезонные циклические
переходы через 273 К) и влажность воздуха.
Выбранные климатические факторы определяют следующую структуру
ускоренных климатических испытаний ВГМ на сохраняемость:
§ испытание на теплостойкость;
§ испытание на тепловлагостойкость;
§ испытание на холодостойкость;
§ испытание на циклостойкость.
Для определения энергетических параметров элементов ВГМ вместо про
ведения специальных исследований целесообразно использовать данные об
изменении состояния элементов после натурного хранения в различных кли
матических районах и соответствующие этим районам значения эквивалент
ных температур и относительных влажностей. Корректность такого подхода
подтверждается результатами экспериментальных исследований.
На основании проведенных расчетнотеоретических исследований с уче
том полученных значений энергетических параметров для элементов объек
тов ВГМ, менее стойких к воздействию климатических факторов, установ
лено, что длительность каждого вида ускоренных испытаний целесообразно
рассчитывать с использованием значения обобщенного энергетического па
раметра для машин в полной сборке, равного 7750 К (энергия активации
15 000 кал/моль).
Имитация хранения машин в условиях умеренного климата (Москва)
может быть обеспечена следующими режимами ускоренных испытаний:
§ на холодостойкость — температура воздуха в климатической камере 232 К
(–41°С), относительная влажность не регламентируется;
§ на теплостойкость — температура воздуха в климатической камере 338 К
(65°С), относительная влажность 20...30%;
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

391

§ на тепловлагостойкость — температура воздуха в климатической камере
323 К (50°С), относительная влажность 90...95%;
§ на циклостойкость — при циклическом изменении температуры воздуха
в климатической камере от 233 К (–40°С) до 313 К (40°С), относительная
влажность не регламентируется.
Отличительной особенностью приведенных режимов испытаний на теп
ловлагостойкость, теплостойкость и циклостойкость является то, что вы
бранные значения температуры и относительной влажности могут быть ис
пользованы для имитации хранения в любых климатических районах. Ис
пытание на холодостойкость в общем случае рекомендуется проводить при
температуре, равной абсолютному минимуму температур для заданного пунк
та хранения.
Продолжительность отдельных видов испытаний, составляющих уско
ренные стендовые испытания ВГМ на сохраняемость, следует рассчиты
вать исходя из статистических данных, содержащих характеристики кли
матических факторов района хранения в течение года. Для этого темпера
турновлажностные комплексы заданного пункта размещения техники
предлагается поделить на четыре условные зоны, каждая из которых ими
тируется одним видом испытаний и соответствует определенным диапазо
нам температуры и влажности:
§ первая зона — диапазон температур от абсолютного минимума до 268 К
(–5°С), относительная влажность от 0 до 100%; имитируется испытани
ем на холодостойкость;
§ вторая зона — диапазон температур от 268 К (–5°С) до 278 К (5°С), отно
сительная влажность от 0 до 100%; имитируется испытанием на цикло
стойкость;
§ третья зона — диапазон температур от 278 К (5°С) до абсолютного макси
мума, относительная влажность от 0% до значения эквивалентной влаж
ности заданного пункта хранения; имитируется испытанием на тепло
стойкость;
§ четвертая зона — диапазон температур от 278 К (5°С) до абсолютного
максимума, относительная влажность от значения эквивалентной влаж
ности до 100%; имитируется испытанием на тепловлагостойкость.
В результате экспериментальных исследований установлены и апроби
рованы основные приемы проведения отдельных видов испытаний:
§ при проведении испытаний на теплостойкость и тепловлагостойкость
скорость нагрева воздуха в климатической камере должна находиться в
пределах 30...60 К в час, охлаждения — не более 10...20 К в час;
§ нижнее значение допускаемого температурного интервала воздуха в ка
мере при проведении испытаний на тепловлагостойкость должно на 2...3 К
превышать температуру, соответствующую насыщенному пару при за
данной величине относительной влажности;
§ испытания на холодостойкость, теплостойкость и тепловлагостойкость
целесообразно проводить с открытыми люками (лючками) корпуса и баш
ни объекта без закладки силикагеля в обитаемые и моторнотрансмисси
онное отделения;
392

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

§ испытание на циклостойкость следует проводить после выполнения ра
бот по консервации и герметизации объекта в соответствии с технологи
ческой картой подготовки объекта к длительному хранению Инструк
ции по эксплуатации и Руководства по хранению объектов;
§ при проведении испытаний на теплостойкость, тепловлагостойкость и
холодостойкость необходимо начинать отсчет времени выдержки при
достижении назначенной температуры в следующих точках объектов:
казенник пушки (для танков), топливо в баке (для боевой машины пехо
ты), масло в картере двигателя (для бронетранспортера).
По разработанному методу впервые в России проведены ускоренные стен
довые климатические испытания, имитирующие 5...10летнее хранение в
условиях умеренного климата полноразмерных ВГМ разных типов: боевой
машины пехоты БМП2, танка Т90, бронетранспортера БТР80. В результа
те проведенных испытаний установлено:
§ использование машин в полной сборке при ускоренных испытаниях на
сохраняемость позволяет оценить все необходимые показатели и свойст
ва элементов объекта, изменение которых обусловлено воздействием
климатических факторов при хранении;
§ принятые режимы и длительности отдельных видов испытаний обеспе
чивают ускорение характерных физикохимических процессов, проте
кающих в элементах объектов при хранении, и связанное с этим измене
ние ряда оценочных показателей;
§ характер изменений показателей и свойств элементов объектов и боль
шинства отказов, наблюдавшихся на значительном количестве машин
при натурном хранении, в основном имел место и на испытанных объек
тах; после проведения ускоренных испытаний не обнаружено новых из
менений технического состояния или свойств, которые бы не отмечались
при хранении техники в естественных условиях.

24.2. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ
СОХРАНЯЕМОСТИ ВГМ
Проведенные экспериментальные исследования позволяют
сформулировать ряд практических рекомендаций, направленных на повы
шение сохраняемости ВГМ и корректировку объема регламентных работ:
§ неокрашенные металлические части объектов (детали крепления чехла
маски пушки, головки огнетушителей и т. п.) перед установкой на дли
тельное хранение целесообразно консервировать моторным маслом с
8...10% ингибитора коррозии Мифол (Мифол11) по ТУ 0257002
0014882094;
§ для улучшения герметичности разъемов электронных блоков системы
управления огнем, комплекса управляемого вооружения и других бло
ков при постановке объекта на хранение следует смазывать их резьбовую
часть замазкой ЗЗКЗУ по ГОСТ 19538;
§ при хранении объектов на открытой площадке под навесом (брезентом)
для исключения условий создания парникового эффекта целесообразно
ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

393

ввести в перечень регламентных работ операцию «проветривания» оби
таемых отделений в летнее время года в сухую погоду путем открытия
люков экипажа и лючков на днище корпуса;
§ при хранении объектов в неотапливаемых хранилищах в условиях уме
ренного, умеренного теплого, сухого жаркого, сухого очень жаркого кли
мата допускается установка объектов с открытыми люками (лючками)
без закладки силикагеля; при этом рекомендуется не реже двух раз в год
(весной и осенью) контролировать состояние силикагеля в патронах осуш
ки приборов и при необходимости его регенерировать;
§ при проверке герметичности корпуса объекта тем или иным способом
через определенный срок хранения следует также проверять отдельные
уплотнительные прокладки люков (лючков, дверей и т. п.) на сохране
ние геометрических размеров и механических свойств;
§ исключить из объема работ при годовом техническом обслуживании ма
шин, содержащихся на длительном хранении, операцию по взвешива
нию огнетушителей с переводом ее на период переконсервации техники
(через 5 лет) или приведения в готовность к боевому применению.

24.3. О ПЕРСПЕКТИВЕ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА УСКО
РЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА СОХРАНЯЕМОСТЬ
ДРУГИХ ОБЪЕКТОВ
Как правило, метод ускоренных стендовых климатических
испытаний на сохраняемость применяется для прогнозирования изменения
свойств изделий при хранении в заданных климатических условиях. При раз
работке этой проблемы для оценки сохраняемости ВГМ обращено внимание на
то, что метод УСКИ может быть использован и для проверки эффективности
применения новых, перспективных способов хранения объектов, например в
герметичных чехлах, состоящих из двух частей (верхней и нижней), соединен
ных застежкой «молния», со статическим или динамическим осушением воз
духа [142], а также для исследования материалов, используемых для гермети
зации и консервации объектов. При этом могут решаться следующие задачи:
§ оценка защищенности элементов объекта от воздействия климатических
факторов внешней среды при использовании заданного способа хране
ния, герметизации или консервации;
§ оценка срока службы материалов, используемых для защиты объекта;
§ определение объема и периодичности проведения технического обслу
живания и регламентных работ на объекте при применении определен
ного способа герметизации (консервации) или хранения.
На основе выполненных методических разработок и экспериментальных
исследований выпущен государственный стандарт ГОСТ РВ 2301003 [143].
Результаты проведенных ускоренных испытаний объектов БТВТ позво
ляют сделать вывод, что предлагаемый метод может быть использован и в
других областях народного хозяйства: для ускоренной оценки сохраняемо
сти автомобилей и инженерных машин военного назначения (ремонтно
эвакуационных машин, тягачей, погрузчиков в любом климатическом рай
394

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

оне; для прогнозирования срока службы уст
ройств, приборов, материалов противопо
жарного оборудования, охранной сигнали
зации и т. д., устанавливаемых в неотапли
ваемых помещениях.
Таким образом, разработанный метод
можно использовать для проведения иссле
дований по оценке сохраняемости изделий
не только военного назначения. Номенкла
тура испытанных на климатическом ком
плексе ОАО «ВНИИТрансмаш» изделий была
распространена также и на изделия граж
данской тематики: автомобили, крупнога
баритные электротехнические изделия для
ЛЭП (рис. 24.1) и т. д.
Особый интерес к использованию кли
матического комплекса был проявлен раз
работчиками оборудования железнодорож
ного транспорта: электрооборудование для
поезда ЭД4, различные конструктивные
варианты токоприемников для городского
Рис. 24.1
электротранспорта, межсекционные вагон
Климатические испытания
высоковольтных изоляторов в БАК
ные дверные блоки нового поколения и ряд
других изделий.
Реализованные в климатическом комплексе (гл. 21) габаритные и энергети
ческие возможности (суммарная холодопроизводительность 256 000 ккал/ч, для
получения положительных температур — электрическая система мощно
стью до 340 кВт, система воздухоподачи до 210 000 м3/ч) делают реальной
постановку вопроса об организации проведения на нем ускоренных испыта
ний изделий железнодорожного подвижного состава: локомотивов, полно
размерных вагонов, секций электропоездов и др.
Следует отметить, что на современном этапе проведения ускоренных стен
довых испытаний некоторых изделий народного хозяйства и транспортной
военной техники в полной сборке представляется осуществимым создание в
климатических камерах воздействия ультрафиолетовой части солнечной
радиации и повышенной концентрации кислорода (озона). Поэтому даль
нейшее развитие исследований по совершенствованию методов ускоренных
испытаний на сохраняемость следует проводить в направлении расширения
действующих климатических факторов. Это позволит оценивать стойкость
изделий к длительному хранению в условиях жаркого климата, что связано
с экспортнокоммерческими интересами России в странах Центральной Азии
и Ближнего Востока и более широко использовать методы УСКИ для прогно
зирования сохраняемости изделий космической отрасли [144].

ЧАСТЬ III. СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ

395

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теория и конструкция танка : в 10 т. / под ред. П. П. Исакова. — М. : Маши
ностроение, 1988. — 300 с. — Т. 9 : Динамические процессы в механических
системах и агрегатах танка.
2. Теория и конструкция танка : в 10 т. / под ред. П. П. Исакова. — М. : Маши
ностроение, 1988. — 232 с. — Т. 10, кн. 1 : Испытания военных гусеничных
машин.
3. Жартовский, Г. С. Формирование вибронагруженности ВГМ / Г. С. Жар
товский, Д. В. Куртц, О. А. Усов // Актуальные проблемы защиты и безо
пасности : тр. XVIII Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. — М. : РАРАН,
2015. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооружение. — С. 82–89.
4. Т80У и «Леопард2М». Сравнительный анализ // Военные знания. — 1994. —
№ 9. — C. 20–21.
5. Жартовский, Г. С. Узкополосные компоненты спектров вибрации ВГМ и их
особенности / Г. С. Жартовский, Д. В. Куртц, О. А. Усов // Актуальные
проблемы защиты и безопасности : тр. XVIII Всерос. науч.практ. конф.
РАРАН. — М. : РАРАН, 2015. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооруже
ние. — С. 133–140.
6. Левин, Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники : в 2 кн. —
М. : Сов. радио, 1966. — Кн. 1. — 728 с.
7. Горяинов, В. Т. Статистическая радиотехника / В. Т. Горяинов, А. Г. Жу
равлев, В. И. Тихонов. — М. : Сов. радио, 1980. — 544 с.
8. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара : в 2 кн. / под
ред. В. В. Клюева. — М. : Машиностроение, 1978. — Кн. 1. — 448 с.
9. Смирнов, Н. В. Краткий курс математической статистики для технических
приложений / Н. В. Смирнов, И. В. ДунинБарковский. — М. : Физматгиз,
1959. — 436 с.
10. Харрис, С. М. Справочник по ударным нагрузкам : пер. с англ. / С. М. Хар
рис, Ч. И. Крид. — Л. : Судостроение, 1980. — 360 с.
11. Жартовский, Г. С. Стандартизация методов контроля параметров внешних
воздействий на приборы, оборудование и экипажи ВГМ / Г. С. Жартовский,
Е. В. Погудин, О. А. Усов // Актуальные проблемы защиты и безопасности :
тр. XXI Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. — М. : РАРАН, 2008. — Т. 3 :
Бронетанковая техника и вооружение. — С. 223–226.

396

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

12. Долинский, Е. Ф. Обработка результатов измерений. — М. : Стандартгиз,
1973. — 132 с.
13. ГОСТ 311912004. Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее
воздействия на человека. — Ч. 1 : Общие требования. — М. : Издво стандар
тов, 2008.
14. ГОСТ 12.2.01989. Тракторы и машины самоходные сельскохозяйственные.
Общие требования безопасности. — М. : Издво стандартов, 1989.
15. ISO 26311: 1997. Вибрация и удар механические. Оценка воздействия виб
рации всего тела на организм человека. — Ч. 1 : Общие требования. — М. :
Стандартинформ, 1997.
16. Жартовский, Г. С. Об уточнении норм механических воздействий на экипа
жи объектов БТВТ / Г. С. Жартовский, Е. В. Погудин // Актуальные пробле
мы защиты и безопасности : тр. XIII Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. —
М. : РАРАН, 2010. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооружение. — С. 112–
115.
17. Вавилонский, Э. Б. Исторические аналоги // Техника и вооружение. —
2011. — № 3. — С. 9–14.
18. Лукьянов, В. Н. Воздействие собственного выстрела на экипажи танка /
В. Н. Лукьянов, И. Н. Алешин, Г. С. Жартовский // Актуальные проблемы
защиты и безопасности : тр. XIV Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. — М. :
РАРАН, 2011. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооружение. — С. 87–90.
19. Теория и конструкция танка : в 10 т. / под ред. П. П. Исакова. — М. : Машино
строение, 1986. — Т. 7 : Эргономическое обеспечение разработки танка. — 191 с.
20. Вибрации в технике : в 6 т. / под ред. К. В. Фролова. — М. : Машинострое
ние, 1981. — Т. 6 : Защита от вибрации и ударов. — 456 с.
21. Ильинский, В. С. Защита аппаратов от динамических воздействий. — М. :
Энергия, 1970. — 320 с.
22. Жартовский, Г. С. Энергоемкий виброзащитный амортизатор. Система виб
роударозащиты на кольцевых амортизаторах / Г. С. Жартовский [и др.] //
Актуальные проблемы защиты и безопасности : тр. X Всерос. науч.практ.
конф. РАРАН. — М. : РАРАН, 2007. — Т. 3 : Бронетанковая техника и воо
ружение. — С. 181–191.
23. Орлов, П. И. Основы конструирования : в 3 кн. — М. : Машиностроение,
1977. — Кн. 3. — 360 с.
24. Конычев, В. И. Динамика оборудования подвижных объектов : в 3 ч. /
В. И. Конычев [и др.]. — СПб. : БГТУ «Военмех», 1998. — Ч. 2 : Случай
ные вибрационные процессы. — 105 с.
25. Ленк, А. Механические испытания приборов и аппаратов : пер. с нем. /
А. Ленк, Ю. Ренитц. — М. : Мир, 1976. — 270 с.
26. Гусев, А. С. Расчет конструкций при случайных воздействиях / А. С. Гусев,
В. А. Светлицкий. — М. : Машиностроение, 1986. — 296 с.
27. Слейтер, Л. Вырожденные гипергеометрические функции : пер. с англ. —
М. : ВЦ АН СССР, 1966. — 96 с.
28. Жартовский, Г. С. Стендовые испытания танковых приборов на вибропроч
ность / Г. С. Жартовский, О. А. Усов, В. В. Чумаков // Актуальные пробле
мы защиты и безопасности : тр. XV Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. —
М. : РАРАН, 2012. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооружение. — С. 218–
224.
29. Жартовский, Г. С. Стендовые испытания танковых приборов на ударную
прочность / Г. С. Жартовский, О. А. Усов, В. В. Чумаков // Актуальные
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

397

проблемы защиты и безопасности : тр. XV Всерос. науч.практ. конф.
РАРАН. — М. : РАРАН, 2012. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооруже
ние. — С. 224–229.
30. Военные гусеничные машины : в 4 т. / под ред. Э. К. Потемкина. — М. : МВТУ
им. Н. Э. Баумана, 1990. — Т. 1, кн. 1 : Устройство. — 380 с.
31. Добисов, О. А. Совершенствование режимов стендовых механических ис
пытаний для проверки точности стабилизации линии визирования при
целов / О. А. Добисов, Т. М. Ерохина, Г. С. Жартовский // Актуальные
проблемы защиты и безопасности : тр. IX Всерос. науч.практ. конф.
РАРАН. — М. : РАРАН, 2006. — Т. 3 : Бронетанковая техника и воору
жение. — С. 127–230.
32. Техническая акустика транспортных машин / под ред. Н. И. Иванова. —
СПб. : Политехника, 1992. — 365 с.
33. Справочник по технической акустике / под ред. М. Хекла, Х. А. Мюллера. —
Л. : Судостроение, 1980. — 440 с.
34. Жартовский, Г. С. Акустический шум обитаемых отделений ВГМ как про
блема / Г. С. Жартовский [и др.] // Актуальные проблемы защиты и безо
пасности : тр. XVI Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. — М. : РАРАН,
2013. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооружение. — С. 151–153.
35. Жартовский, Г. С. Звуковое поле обитаемых отделений ВГМ / Г. С. Жар
товский [и др.] // Актуальные проблемы защиты и безопасности : тр.
XVI Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. — М. : РАРАН, 2013. — Т. 3 : Бро
нетанковая техника и вооружение. — С. 143–151.
36. Осипов, Г. Л. Измерение шума машин и оборудования / Г. Л. Осипов [и др.]. —
М. : Стандартгиз, 1968. — 147 с.
37. Справочник по судовой акустике / под ред. И. И. Клюкина, И. И. Бого
лепова. — Л. : Судостроение, 1978. — 421 с.
38. Янг, С. Измерение шума машин : пер. с англ. / С. Янг, А. Элисон. — М. :
Энергоатомиздат, 1988. — 256 с.
39. Попков, В. И. Виброакустическая диагностика в судостроении / В. И. Поп
ков, Э. Л. Мышлинский, О. И. Попков. — Л. : Судостроение, 1983. — 256 с.
40. Харкевич, А. А. Спектры и анализ. — М. : Гостехиздат, 1962. — 236 с.
41. Осипов, Г. Л. Акустические измерения в строительстве / Г. Л. Осипов,
Д. З. Лопашев, Е. Н. Федосеева. — М. : Стройиздат, 1978. — 212 с.
42. Клюкин, И. И. Акустические измерения в судостроении / И. И. Клюкин,
А. Е. Колесников. — Л. : Судостроение, 1966. — 396 с.
43. Жартовский, Г. С. Звукоизолирующие свойства перегородок для защиты
экипажа ВГМ / Г. С. Жартовский [и др.] // Актуальные проблемы защиты и
безопасности : тр. XVII Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. — М. : РАРАН,
2014. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооружение. — С. 282–291.
44. Справочник по контролю промышленных шумов : пер. с англ. / под ред.
В. В. Клюева. — М. : Машиностроение, 1979. — 447 с.
45. Боголепов, И. И. Промышленная звукоизоляция. — Л. : Судостроение,
1986. — 368 с.
46. Жартовский, Г. С. Снижение шума гусеничных машин при работе агрегата
питания / Г. С. Жартовский, А. И. Прокопович, О. А. Усов // Актуальные
проблемы защиты и безопасности : тр. IX Всерос. науч.практ. конф.
РАРАН. — М. : РАРАН, 2006. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооруже
ние. — С. 168–171.

398

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

47. Жартовский, Г. С. Снижение шума в обитаемых отделениях танка за
счет амортизации направляющих и ведущих колес / Г. С. Жартовский,
О. А. Усов // Актуальные проблемы защиты и безопасности : тр. XII Всерос.
науч.практ. конф. РАРАН. — М. : РАРАН, 2009. — Т. 3 : Бронетанковая
техника и вооружение. — С. 158–160.
48. Жартовский, Г. С. Оценка влияния опорных катков на шум обитаемых от
делений путем буксирования танка / Г. С. Жартовский, О. А. Усов // Акту
альные проблемы защиты и безопасности : тр. XIII Всерос. науч.практ. конф.
РАРАН. — М. : РАРАН, 2010. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооруже
ние. — С. 116–119.
49. Жартовский, Г. С. Расчетноэкспериментальное определение шумовых ха
рактеристик обитаемых отделений танка / Г. С. Жартовский, О. А. Усов //
Актуальные проблемы защиты и безопасности : тр. XI Всерос. науч.практ.
конф. РАРАН. — М. : РАРАН, 2008. — Т. 3 : Бронетанковая техника и воо
ружение. — С. 227–230.
50. Иванов, Н. И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных
машинах. — М. : Транспорт, 1987. — 223 с.
51. Жартовский, Г. С. Звукоизолирующие свойства материалов для экранов
многоцелевого назначения / Г. С. Жартовский, О. А. Усов // Актуальные
проблемы защиты и безопасности : тр. XIV Всерос. науч.практ. конф.
РАРАН. — М. : РАРАН, 2011. — Т. 3 : Бронетанковая техника и вооруже
ние. — С. 212–216.
52. ВНИИТрансмаш — страницы истории / под ред. Э. К. Потемкина. — СПб. :
Петровский фонд, 1999. — 350 с.
53. Жартовский, Г. С. Шумозащита обитаемых отделений танков / Г. С. Жар
товский, О. А. Усов // Актуальные проблемы защиты и безопасности : тр.
XII Всерос. науч.практ. конф. РАРАН. — М. : РАРАН, 2009. — Т. 3 : Бро
нетанковая техника и вооружение. — С. 155–158.
54. Ионов, А. В. Средства снижения вибрации и шума на судах. — СПб. : ЦНИИ
им. акад. А. Н. Крылова, 2000. — 348 с.
55. Вавилонский, Э. Б. Исторические аналогии // Техника и вооружение. —
2011. — № 3. — С. 9–14.
56. Сидоренко, Р. В. Перспективное планирование эксплуатации танков в мир
ное время / Р. В. Сидоренко, Л. Ф. Сосиков // Вопросы оборонной техники. —
1980. — Сер. ХХ. — Вып. 94. — C. 12–14.
57. ГОСТ 9.707. Материалы полимерные. Метод ускоренных испытаний на кли
матическое старение. — М. : Издво стандартов, 1982. — 79 с.
58. Военный стандарт США MIL STD 810C. Методы испытания военной техники
на воздействие внешних условий (перевод). — М. : Издво МО, 1980. — 25 с.
59. Отчет о результатах испытаний в тропическом испытательном центре сухо
путных войск США (пер.). — М. : Издво МО, 1978. — 184 с.
60. Исследование результатов сравнительных испытаний материальной части и
имущества армии США в условиях тропиков и в лабораторных климатиче
ских камерах (пер.). — М. : Издво МО, 1987. — 137 с.
61. Масловец, М. Ф. Модели, исключающие учет энергетических параметров
при ускоренных испытаниях сложных систем на теплостойкость и холодо
стойкость // Методы ускоренных климатических испытаний сложных сис
тем и технические средства их обеспечения : материалы семинара. — М. :
ЦНИИ информации, 1984.
62. РТМ В3179388. — М. : ЦНИИТочмаш, 1989. — 146 с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

399

63. Первый машиностроительный портал. Информационнопоисковая система.
http://www.1bm.ru/techdocs/kgs/gost/915/info/28300/ ГОСТ В20.57.306.
64. Филатов, И. С. Климатическая устойчивость полимерных материалов. —
М. : Наука, 1983. — 216 с.
65. Первый машиностроительный портал. Информационнопоисковая систе
ма. http://www.1bm.ru/techdocs/kgs/gost/1173/info/28212 ГОСТ В20.
57.304.
66. Павлов, Н. А. Ускоренные климатические испытания элементов бронетан
ковой техники на сохраняемость / Н. А. Павлов, Р. В. Сидоренко, Л. Ф. Чуй
ко // Вестник бронетанковой техники. — 1977. — № 1. — С. 6–7.
67. Шапов, П. Н. Оценка сохраняемости БТТ // Вестник бронетанковой техни
ки. — 1978. — № 2. — С. 4–7.
68. Праздников, В. И. Определение долговечности систем и узлов танка /
В. И. Праздников, Р. В. Сидоренко // Вестник бронетанковой техники. —
1978. — № 3. — С. 5–8.
69. Масловец, М. Ф. Принципы ускоренных испытаний сложных систем на кли
матическую стойкость // Вестник оборонной техники. — 1983. — Сер. ХIV. —
Вып. 3. — С. 12–16.
70. Энциклопедия полимеров : в 3 т. — М. : Сов. энциклопедия, 1977. — Т. 3 :
Ударная вязкость. Утомление. Хрупкость. — 1032 с.
71. Павлов, Н. Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных услови
ях. — М. : Химия, 1982. — 224 с.
72. Практикум по полимерному материаловедению / под ред. П. Г. Бабиев
ского. — М. : Химия, 1980. — 252 с.
73. Уржумцев, Ю. С. Прогнозирование длительного сопротивления полимерных
материалов. — М. : Наука, 1982.— 215 с.
74. Энциклопедия полимеров : в 3 т. — М. : Сов. энциклопедия, 1974. — Т. 2 :
Истирание. Механические свойства. Прочность. Саморазогрев. — 1082 с.
75. Гуль, В. Е. Структура и механические свойства полимеров / В. Е. Гуль,
В. Н. Кулезнев. — М. : Высш. шк., 1979. — 352 с.
76. Астафьев, А. В. Окружающая среда и надежность радиотехнической аппа
ратуры. — М. : Энергия, 1965. — 360 с.
77. Зуев, Ю. С. Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях / Ю. С. Зуев,
Т. Г. Дегтева. — М. : Химия, 1986. — 264 с.
78. Слонимский, Г. Л. Исследование влияния вибраций на релаксационные про
цессы в резинах / Г. Л. Слонимский, П. И. Алексеев // Доклады АН СССР. —
1956. — Т. 106. — № 6. — С. 1053–1056.
79. Баренблат, Г. И. О вибропрочности полимерных материалов / Г. И. Барен
блат, Ю. П. Козырев [и др.] // Докл. АН СССР.— 1958. — Т. 118. — № 4. —
С. 813–816.
80. Нурмухаметов, Ф. Н. Исследование влияния вибрации в области звуковой
частоты на процесс релаксации напряжения в полимерах / Ф. Н. Нурмуха
метов, В. Г. Дашевский [и др.] // Механика полимеров. — 1976. — № 4. —
C. 579–590.
81. Бокницкий, М. Н. Длительная прочность полимеров. — М. : Химия, 1978.—
308 с.
82. Павлов, Н. Н. Тепловое старение термопластов и методы прогнозирования
сроков складского хранения / Н. Н. Павлов, В. Э. Садэ, Г. А. Кудрявцева //
Пластмассы. — 1974. — № 3. — С. 52–54.

400

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

83. Гойхман, Б. Д. Об эквивалентной температуре неизотермических процес$
сов / Б. Д. Гойхман, Г. П. Смехунова // Физико$химическая механика мате$
риалов. — 1977. — Т. 13. — № 1. — С. 92–97.
84. Радиочастотные линии передач. Радиочастотные кабели. — М. : Связь,
1977. — 408 с.
85. Гальперович, Д. Я. Радиочастотные кабели / Д. Я. Гальперович, А. А. Пав$
лов, Н. Н. Хренков. — М. : Энергия, 1990. — 256 с.
86. Бартенев, Г. М. Прочность и механизм разрушения полимеров. — М. : Хи$
мия, 1984. — 280 с.
87. Кочкин, В. Ф. Лакокрасочные материалы и покрытия в производстве радио$
аппаратуры / В. Ф. Кочкин, А. Е. Гуревич. — Л. : Химия, 1991. — 128 с.
88. Сухарева, Л. А. Долговечность полимерных покрытий. — М. : Химия,
1984. — 240 с.
89. Эксплуатация радиотехнических комплексов / под ред. А. Н. Александ$
рова. — М. : Сов. радио, 1976. — 280 с.
90. Костецкий, Б. И. Надежность и долговечность машин / Б. И. Костецкий,
Н. Г. Носовский [и др.]. — Киев : Техника, 1975. — 405 с.
91. Коррозия / под ред. Л. Шрайера. — М. : Металлургия, 1981. — 235 с.
92. Тодт, Ф. Коррозия и защита от коррозии / под ред. П. Н. Соколова. — М. ;
Л. : Химия, 1966. — 450 с.
93. Гаспаров, Д. В. Прогнозирование технического состояния и надежности ра$
диоэлектронной аппаратуры / Д. В. Гаспаров, Т. А. Галинкевич [и др.]. —
М. : Сов. радио, 1984. — 223 с.
94. Гуреев, А. А. Топливо для дизелей. Свойства и применение / А. А. Гуреев,
В. С. Азеев, Г. М. Камфер. — М. : Химия, 1993. — 336 с.
95. Обельницкий, А. М. Топливо и смазочные материалы. — М. : Высш. шк.,
1982. — 208 с.
96. Погодин, С. И. Приведение мощности дизелей к стандартным условиям. —
М. : Машиностроение, 1973.
97. ОСТ В3$1509$72.
98. ОСТ В3$1186$82.
99. Работоспособность машин и конструкций в условиях низких температур.
Хладостойкость материалов // Сб. докл. конф. ЯФ СО АН СССР. — 1974. —
Ч. I. — 191 с.
100. Snider, W. С. Испытания военных машин в пустыне // SAE Preprins. —
1969. — № 354 (45589).
101. Götz, B. Система вентиляции и кондиционирования в бронированных маши$
нах // Armada International. — 1983. — № 3 (Special). — Т. 7.
102. Степанов, В. В. Технико$экономические аспекты оценки повышения основ$
ных свойств отечественных танков за счет модернизации при капремонте //
Актуальные проблемы защиты и безопасности : тр. IX Всерос. науч.$практ.
конф. РАРАН. — М. : РАРАН, 2006. — Т. 3 : Бронетанковая техника и
вооружения. — С. 59–64.
103. Теория и конструкция танка : в 10 т. / под ред. П. П. Исакова. — М. : Маши$
ностроение, 1987. — Т. 8 : Параметры внешней среды, используемые в рас$
четах танков. — 196 с.
104. Сборник отраслевых стандартов ОСТ В3$5351$82...ОСТ В3$5356$82. — 1966–
2011.
105. ГОСТ 16350. Климат СССР. Районирование и статистические параметры
для технических целей. — М. : Изд$во стандартов, 1981. — 140 с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

401

106. ГОСТ 25866. Эксплуатация техники. Термины и определения. — М. : Издво
стандартов, 1984. — 29 с.
107. Руководство по хранению бронетанковой техники. — М. : Воениздат, 1985. —
295 с.
108. Зверев, А. С. Курс метеорологии (физика атмосферы) / А. С. Зверев, Б. В. Ки
рюхин [и др.]. — Л. : Гидрометеоиздат, 1951. — 888 с.
109. РТМ А555073. —М. : Издво стандартов, 1982.
110. Первый машиностроительный портал. информационнопоисковая система.
http://www.1bm.ru/techdocs/kgs/gost/937/info/29234/. ГОСТ В.9.003
111. ГОСТ 24482. Макроклиматические районы земного шара с тропическим
климатом. Районирование и статистические параметры климатических фак
торов для технических целей. — М. : Издво стандартов, 1981. — 94 с.
112. ГОСТ 17170. Пластмассы. Метод испытания на старение под воздействием
климатических факторов. — М. : Издво стандартов, 1971.
113. Мелкумов, А. Н. Климатические испытания пластмасс в Узбекистане /
А. Н. Мелкумов, Ш. О. Гевосян, И. Б. Курнецов. — Ташкент : Узбекистан,
1975. — 186 с.
114. Телушкин, В. Д. Строительные и дорожные машины для районов с холод
ным климатом / В. Д. Телушкин, В. А. Винокуров [и др.]. — М. : Машино
строение, 1978. — 197 с.
115. Неотапливаемые хранилища. Характеристика климатических парамет
ров. — М. : ЦНИИТочмаш, 1980. — 25 с.
116. Эмануэль, Н. М. Курс химической кинетики / Н. М. Эмануэль, Д. Г. Кнор
ре. — М. : Высш. шк., 1974. — 400 с.
117. Бронетанковое вооружение и техника. Общие требования к методам госу
дарственных испытаний // Приложение к ОТТ 7.210085. — М. : Воениздат,
1989. — Разд. 5Х : Типовая методика государственных испытаний на сохра
няемость. — 10 с.
118. ГОСТ 16504. Испытания и контроль качества продукции. Основные терми
ны и определения. — М. : Издво стандартов, 1985. — 28 с.
119. ГОСТ 30630. Испытания изделий на воздействие климатических факторов.
Общие положения. — М. : Издво стандартов, 1981. — 18 с.
120. ОСТ В3603585.
121. ГОСТ 270. Резины. Метод определения упругопрочных свойств при растя
жении. — М. : Издво стандартов, 1976. — 15 с.
122. ГОСТ 9.03574. Резины. Метод ускоренного определения гарантийного сро
ка хранения уплотнительных деталей неподвижных соединений. — М. :
Издво стандартов, 1975. — 25 с.
123. Психрометрические таблицы. — Л. : Гидрометеоиздат, 1963. — 251 с.
124. Ладыженский, Р. М. Кондиционирование воздуха. — М. : Госторгиздат,
1962. — 230 с.
125. Барканов, Б. В. Кондиционирование воздуха в промышленных, обществен
ных и жилых зданиях / Б. В. Барканов, Е. Е. Карпис. — М. : Стройиздат,
1982. — 335 с.
126. Машиностроение : энциклопедия : в 40 т. — М. : Машиностроение, 1996. —
Т. 7 : Измерения, контроль, испытания и диагностика. — 459 с.
127. Кальман, И. Г. Воздействие факторов внешней среды на аппаратуру и эле
менты. Методы механических и климатических испытаний. — М. : Энер
гия, 1971. — 124 с.

402

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

128. Средства измерения и регулирования температуры : кат. — М. : ЦНИИТЭИ
Приборостроения, 1978. — 160 с.
129. Испытательная техника : справочник : в 2 кн. / под ред. В. В. Клюева. —
М. : Машиностроение, 1982. — Кн. 1. — 528 с.
130. Изделие 675. Техническое описание и инструкция по эксплуатации // ПО
«Курганмашзавод». — 1974. — 525 с.
131. ОСТ В3529682.
132. ОСТ В330570.
133. ОСТ В320.00180.
134. Техническое описание и руководство по эксплуатации изделия 188 // ПО
«Уралвагонзавод». — 1992. — Ч. I. — 350 с.
135. Техническое описание и руководство по эксплуатации изделия 188 // ПО
«Уралвагонзавод». — 1992. — Ч. II. — 620 с.
136. ГОСТ 9.01488. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие
требования. — М. : Издво стандартов, 1990. — 64 с.
137. Бронетранспортер БТР80 // Инструкция по эксплуатации. — Арзамасский
машиностроительный завод, 1990. — 235 с.
138. ГОСТ 27.002. Надежность в технике. Термины и определения. — М. : Издво
стандартов, 1989. — 20 с.
139. Смирнов, Н. В. Теория вероятностей и математическая статистика в техни
ке / Н. В. Смирнов, И. В. ДудинБарковский. — М. : Физматгиз, 1965. —
554 с.
140. Абергауз, Г. Г. Справочник по вероятностным расчетам / Г. Г. Абергауз,
В. П. Тропь, Ю. Н. Копенкин. — М. : Воениздат МО СССР, 1970. — 536 с.
141. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся
втузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. — СПб. : Лань, 2016. — 608 с.
142. Коротаев, А. А. Совершенствование системы длительного хранения БТТ /
А. А. Коротаев, Н. А. Павлов, В. А. Печенков, Т. Д. Рыбаков // Вестник
бронетанковой техники. — 1991. — № 8. — С. 52–53.
143. ГОСТ РВ 23010032009. Бронетанковое вооружение и техника. Типовая
методика оценки сохраняемости образцов при ускоренных стендовых кли
матических испытаниях. — М. : Стандартинформ, 2010. — 19 с.
144. Фаворский, О. Н. Вопросы теплообмена в космосе / О. Н. Фаворский,
Я. С. Канадер. — М. : Высш. шк., 1967. — 279 с.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

403

ОГЛАВЛЕНИЕ

От авторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

СТОЙКОСТЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ
К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
Глава 1. Общая характеристика эксплуатационных
механических нагрузок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1. Линейная вибрация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2. Ударные ускорения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3. Угловая вибрация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Глава 2. Механизм формирования вибрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Силовое воздействие опорного катка на корпус . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Влияние опорных узлов ходовой части на формирование
вибронагруженности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Типовые спектры вибрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. Структура узкополосных компонент вибрации . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Обобщенные спектры узкополосных составляющих вибрации . . . . .

18
18

Глава 3. Экспериментальные исследования вибрации и ударов . . . . . . . . . . .
3.1. Измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Обработка данных измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1. Аналоговые способы обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2. Цифровая обработка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3. Обработка ударных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Погрешности измерения и их оценка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1. Погрешности средств контроля и результата измерения . . . . .
3.3.2. Оценка спектральной плотности мощности
случайной вибрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44
44
46
46
48
49
50
50

Глава 4. Механические воздействия на экипаж при движении и стрельбе . . .
4.1. Об уточнении норм механических воздействий на экипаж . . . . . . . .
4.2. Опыт сравнительной оценки
вибронагруженности танка с различной конструкцией гусениц . . . .
4.3. Действие собственного выстрела на экипаж . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56
56

404

24
28
34
41

58
61

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Глава 5. Виброударозащита оборудования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1. Особенности систем виброударозащиты
и предъявляемые к ним требования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Использование серийных промышленных амортизаторов . . . . . . . . .
5.3. Отработка конструкции амортизатора АТР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4. Специальные амортизаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67
68
71
74

Глава 6.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.

79
79
80
83
88
97

Методы стендовых испытаний на вибрацию и удар . . . . . . . . . . . . . .
Виды испытаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Стендовое оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Общие принципы эквивалентных испытаний на вибропрочность . . .
Типовые методы испытаний на вибропрочность . . . . . . . . . . . . . . . . .
Испытания на ударную прочность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Глава 7. Прочностные испытания с учетом динамических
свойств приборов и их реального нагружения . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1. Динамическая структура приборов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2. Модель дорожногрунтовых условий эксплуатации . . . . . . . . . . . . .
7.3. Расчет режимов испытаний на вибропрочность . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.1. Исходные данные и порядок выполнения расчетов . . . . . . . .
7.3.2. Неамортизированная аппаратура
при отсутствии резонансов КЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.3. Неамортизированная аппаратура
при наличии резонансов КЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.4. Амортизированная аппаратура
при отсутствии резонансов КЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.5. Амортизированная аппаратура
при наличии резонансов КЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4. Аппаратурное обеспечение реализации
эквивалентных вибровоздействий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5. Режимы стендовых испытаний изделий на ударные нагрузки . . . .
Глава 8. Испытания приборов на устойчивость
к воздействию механических нагрузок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1. Виброустойчивость визуальных оптических систем . . . . . . . . . . . . .
8.2. Виброустойчивость прицелов, обусловленная
особенностями места их установки в объекте . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3. Стендовые испытания прицелов
с независимой линией визирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4. Вибрационная установка комплексных
испытаний прицелов на виброустойчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5. Вибронагруженность танков при испытаниях
на машинном стенде с динамометрическими платформами . . . . . . .
8.6. Совершенствование режимов стендовых испытаний для проверки
точности стабилизации линии визирования прицелов . . . . . . . . . . .
8.7. Испытания на ударную устойчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

100
100
102
104
104
106
109
112
114
115
117
120
120
122
126
129
132
137
140

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

ШУМОЗАЩИТА ЭКИПАЖА
Глава 9.
9.1.
9.2.
9.3.
9.4.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Звуковое поле обитаемых отделений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Акустический шум ВГМ как проблема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Основные термины и понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Спектры шума обитаемых отделений танков . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Сравнительный анализ шумовых характеристик
обитаемых отделений танков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

144
144
147
149
152

405

9.5. Шум обитаемых отделений легких ВГМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
9.6. Вибрация шумообразующих элементов конструкций,
ограждающих обитаемые отделения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Глава 10. Средства экспериментального исследования акустических
характеристик машин, конструкций и материалов . . . . . . . . . . . . .
10.1. Особенности применения шумоизмерительной аппаратуры . . . . . .
10.2. Погрешности акустических измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3. Лабораторностендовое оборудование для искусственного
возбуждения колебаний элементов корпуса ВГМ . . . . . . . . . . . . . . .
10.4. Камера для исследования шумозащитных конструкций . . . . . . . . .
10.5. Установки для определения коэффициента
звукопоглощения материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 11.
11.1.
11.2.
11.3.
11.4.

159
159
161
163
167
169

Звукоизолирующие свойства перегородок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Силовое отделение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Однослойные звукоизолирующие перегородки . . . . . . . . . . . . . . . . .
Однослойные перегородки с покрытием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Двуслойные перегородки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

172
172
173
177
178

Глава 12. Исследование влияния источников
шумообразования обитаемых отделений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.1. Ведущие и направляющие колеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.1.1. Направляющие колеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.1.2. Ведущие колеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.2. Опорные катки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.3. Тензометрирование узлов ходовой части . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.4. Звукопроводимость виброакустических каналов . . . . . . . . . . . . . . .

183
183
183
185
187
191
193

Глава 13. Расчетноэкспериментальные методики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
13.1. Расчет уровней звукового давления в обитаемых отделениях . . . . . 196
13.2. Приближенный расчет эффективности многоцелевой шумозащиты 197
Глава 14. Конструктивные пути снижения шума
обитаемых отделений танков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.1. Исследование макетов шумозащитных экранов . . . . . . . . . . . . . . . .
14.2. Звукоизоляционные свойства материалов
для шумозащитных экранов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3. Звукопоглощение материалов для экранов
с комплексированными свойствами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.4. Конструкция шумозащитных экранов для танка Т80 . . . . . . . . . . .
14.5. Результаты ходовых испытаний танка Т80,
оборудованного шумозащитными экранами . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.6. Поиск дальнейших путей снижения шума
обитаемых отделений ВГМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

200
200
203
205
207
208
210

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

СТОЙКОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ВГМ
В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ
ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ
Глава 15. Основные свойства полимерных материалов
в условиях воздействующих факторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.1. Классификация полимеров и полимерных композиций . . . . . . . . . .
15.2. Свойства и особенности старения полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.3. Факторы, влияющие на старение полимерных материалов . . . . . . .
15.4. Стойкость эластомеров в условиях динамического нагружения . . .

406

219
220
221
224
230

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

15.5. Общие представления о методике
прогнозирования теплового старения и климатической
устойчивости полимерных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Глава 16. Стойкость материалов, применяемых
в военных гусеничных машинах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.1. Стойкость к внешним воздействиям полимерных материалов,
применяемых для изоляции и оболочек кабельной продукции . . . .
16.2. Полимерные покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.3. Основные факторы, влияющие на надежность
приборов электрорадиооборудования при эксплуатации . . . . . . . . .
16.4. Коррозия металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.5. Стабильность дизельных топлив . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.6. Старение и угар моторных масел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 17. Эксплуатационные свойства военных гусеничных машин
при воздействии климатических факторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.1. Влияние климатических факторов на характеристики машин . . . .
17.2. Особенность эксплуатации ВГМ в условиях,
близких к экстремальным . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.3. Часто повторяющиеся отказы ВГМ при войсковой
эксплуатации и гарантийных испытаниях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.4. Характеристика климатических условий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 18. Сохраняемость изделий в естественных условиях . . . . . . . . . . . . . .
18.1. Особенности войскового хранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.2. Обобщенная оценка изменения технического состояния
составных частей машин после натурного хранения
в различных климатических районах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.3. Основные климатические факторы при хранении ВГМ,
необходимые для воспроизведения при ускоренных испытаниях . .
18.4. Опытное хранение машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.5. Испытания образцов материалов
в естественных климатических условиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 19. Критерии оценки условий хранения
военных гусеничных машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19.1. Количественная оценка жесткости климата . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19.2. Критерии оценки условий хранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19.3. Обобщенный представительный пункт
хранения военной техники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

235
235
240
243
248
251
253
258
258
261
266
269
272
272
275
279
281
283
285
285
286
289

Глава 20. Ускоренные испытания на сохраняемость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
20.1. Основные методологические положения ускоренных
стендовых климатических испытаний на сохраняемость . . . . . . . . 292
20.2. Определение значения обобщенного энергетического параметра . . . 298
20.3. Выбор режимов и расчет продолжительностей
отдельных видов ускоренных испытаний на сохраняемость . . . . . . 307
20.4. Экспериментальные исследования по отработке приемов проведения
отдельных видов испытаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Глава 21. Средства испытаний на воздействие климатических факторов . . .
21.1. Климатические камеры общепромышленного назначения . . . . . . .
21.1.1. Испытания на теплостойкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21.1.2. Испытания на воздействие изменения температуры . . . . . . .
21.1.3. Испытания на холодостойкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21.1.4. Испытания на воздействие влажности . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21.1.5. Средства измерения влажности воздуха и температуры . . . .
ОГЛАВЛЕНИЕ

321
321
321
323
326
329
330

407

21.1.6. Основные технические характеристики
климатических камер общепромышленного назначения . .
21.2. Климатический комплекс ОАО «ВНИИТрансмаш» . . . . . . . . . . . . .
21.2.1. Состав и основные характеристики
климатического комплекса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21.2.2. Измерительновычислительный комплекс
большой арктической камеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 22. Экспериментальные исследования по оценке
сохраняемости ВГМ в условиях умеренного климата
на базе стендовых климатических испытаний . . . . . . . . . . . . . . . . .
22.1. Изменения технического состояния элементов
боевой машины пехоты БМП2 после имитации 10 лет хранения . .
22.2. Изменения технического состояния элементов
танка Т90 после имитации 5 и 10 лет хранения . . . . . . . . . . . . . . . .
22.3. Изменения технического состояния элементов
бронетранспортера БТР80 после имитации 5 лет хранения . . . . . .
22.4. Перечень проверок и номенклатура контролируемых показателей
и свойств элементов, рекомендуемых при проведении
ускоренных стендовых климатических испытаний ВГМ . . . . . . . . .

333
338
338
344

348
348
358
374
379

Глава 23. Анализ сходимости результатов ускоренных
климатических испытаний на сохраняемость
с данными натурного хранения ВГМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
23.1. Функциональноконструктивные признаки элементов ВГМ
и балльность оценок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
23.2. Критерии оценки сходимости результатов испытаний . . . . . . . . . . . 385
Глава 24. Структура ускоренных испытаний на сохраняемость
военных гусеничных машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24.1. Предложения по структуре ускоренных испытаний
на сохраняемость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24.2. Предложения по повышению сохраняемости ВГМ . . . . . . . . . . . . . .
24.3. О перспективе применения метода ускоренных испытаний
на сохраняемость других объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

390
390
393
394

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

408

ЗАЩИТА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Григорий Саввич ЖАРТОВСКИЙ
Дмитрий Владимирович КУРТЦ
Олег Александрович УСОВ

ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ И ЭКИПАЖА ВОЕННЫХ
ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН ОТ МЕХАНОАКУСТИЧЕСКИХ
И КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Монография

Зав. редакцией
инженернотехнической литературы Т. Ф. Гаврильева
Технический редактор О. О. Николаева
Подготовка иллюстраций А. П. Маркова
Выпускающие О. В. Шилкова, Т. С. Симонова

ЛР № 065466 от 21.10.97
Гигиенический сертификат 78.01.07.953.П.007216.04.10
от 21.04.2010 г., выдан ЦГСЭН в СПб
Издательство «ЛАНЬ»
lan@lanbook.ru; www.lanbook.com
196105, СанктПетербург, пр. Юрия Гагарина, д. 1, лит. А.
Тел./факс: (812) 3362509, 4129272.
Бесплатный звонок по России: 88007004071
Подписано в печать 23.12.15.
Бумага офсетная. Гарнитура Школьная. Формат 70×100 1/16.
Печать офсетная. Усл. п. л. 33,80. Тираж 200 экз.
Заказ №

Отпечатано в полном соответствии с качеством
предоставленного оригинал-макета.
в ПАО «Т8 Издательские Технологии».
109316, г. Москва, Волгоградский пр., д. 42, к. 5.