Почему Pz.III закончились к битве под Москвой

war_tundra — 15.09.2016 Kedoki опубликовал очередной материал теперь на тему коробки передач немецкого лёгкого танка Pz. III.

Оригинал взят у kedoki в О крайней упоротости Pz.III ausf.E-G. Почему Pz.III ausf.E-G упороты
Бытует мнение, что до Тигров и Пантер немцы проектировали рациональные танки, такие как Pz.III и Pz.IV, пусть не выдающиеся по своим основным характеристикам, зато практичные и надёжные. Но вот беда: в какой-то момент дедушка Гитлер начал совать свой нос не в своё дело и с тех пор чиновники продвигали танки один тяжелее другого в смысле веса и в смысле употреблённых веществ. Данная мысль очень удобна для малолетних немцефилов (школьники 2000-х годов рождения лучше всех знают, как жилось в Третьем Рейхе): если разговор зайдёт о вундервафлях, они будут восторгаться Тиграми и Пантерами, а если о практичности и о рабочих лошадках - то вот вам отличные и выносливые тройки и четвёрки.

Вместо предисловия
Pz.III почитается как рабочая лошадка, простой и практичный танк без наркоманских наворотов. Если рассматривать ранние (ausf.A-D) и поздние (ausf.H-N) модификации, то это действительно так. Но есть в истории этого танка и крутые повороты. Хотя ausf.E-G выглядят вполне традиционно (никаких тяговых электродвигателей, подвескок с двойными торсионами, шахматного расположения катков), в их конструкции есть очень упоротые места. О них и пойдёт речь.

Раз упоротости начались с ausf.E, неплохо было бы сформулировать интересные моменты:
Максимальная скорость ausf.D - 35 км/ч, диапазон скоростей - 9. Максимальная скорость ausf.E - 70 км/ч, диапазон скоростей 14,55. Максимальная скорость возросла в два раза, в полтора раза возрос диапазон скоростей, что куда важнее.
Лобовое бронирование по сравнению с ausf.D увеличилось в два раза (с 14,5 мм до 30 мм), возросла броня бортов и кормы.
Максимальная скорость возросла в два раза, увеличились средняя скорость и диапазон скоростей, но при этом удельная мощность уменьшилась с 15,6 л.с./т до 14,6 л.с./т, даже увеличение мощности двигателя с 250 до 280 л.с. при 2800 об/мин не смогло полностью скомпенсировать возросший вес.
Хотя Pz.III ausf.E был для своего времени передовой конструкцией и на него возлагались большие надежды, его серийное производство было благополучно сорвано прямо перед началом Второй мировой войны, что, мягко говоря, очень некстати.
При анализе объективных фактов вырисовывается удивительная картина: начиная с ausf.E происходит резкий скачок по ключевым характеристикам при кажущейся невозможности из-за падения удельной мощности, затем производство срывается, назревает скандал, после чего некоторые характеристики танка;сдуваются; до просто нормальных показателей. Что ещё удивительнее, в большинстве публикаций ничего из вышеперечисленного или не упоминается вовсе, или упоминается вскользь как нечто обыкновенное. Не так давно я решил закрыть этот пробел и написал статью "Гоночные танки Книпкампа: история Pz.III ausf.E". Из-за специфики вёрски тщательно подобранных иллюстраций большого разрешения средствами ЖЖ её переверстать непросто, поэтому я отправляю прямо на вики.

Статья по "гоночным" танкам кратко описывает историю с минимумом продробностей, то есть отвечает на вопросы "что?" и "зачем?". В этой статье я постараюсь ответить на вопрос "как?".

Устройство коробки передач
На Pz.III ausf.A-D ставились простые трёхвальные КПП фирмы Zahnradfabrik с шестью передачами переднего хода. Ключевое отличие Pz.III начиная с ausf.E - полуавтоматическая КПП Maybach Variorex SRG 328 145 совершенно новой конструкции, которая давала 10 передач переднего хода и отличный диапазон скоростей. Благодаря рациональному использованию мощности двигателя и удобству управления танком средняя скорость Pz.III сопоставима со средней скоростью M3 Stuart (19 л.с./т) и БТ-7 (29-35 л.с./т), а средняя скорость по просёлку всего на 1 км/ч ниже, чем у послевоенного Т-62. Речь идёт, напомню, о танке 1938 года с двигателем в 300 кобыл.

Maybach Variorex - безвальная коробка передач, поэтому я не только опишу её устройство в качестве иллюстрации к моим предыдущим статьям, но и продолжу разговор, который остановился на самом интересном месте - на принципиальных неустранимых недостатках.

Итак, Maybach Variorex SRG 328 145 - десятискоростная безвальная полуавтоматическая коробка передач с вакуумным (!) механизмом предварительного выбора передач и гидравлически управляемыми главным фрикционом и центральным синхронизатором. Насколько я понимаю, устройство данных узлов на русском языке не описано вообще и я буду первым.

Вот фотография разобранной КПП (здесь и далее спасибо Fu_Manchu за помощь в иллюстрировании фотографиями из архива):


А вот полная её схема, сверенная с чертежом:


Блок КПП состоит из четырёх частей: пять пар шестерён z1 - z10 реализуют десять скоростей переднего хода; шестерни z11 и z12 реализуют задний ход; тормоз Т, ускоритель У и шестерни z1' и z2' образуют центральный синхронизатор, в картер которого встроена четвёртая часть - главный фрикцион ГФ, то бишь сцепление. Нам такая подробная схема покамест не нужна, поэтому уберём всё лишнее и посмотрим, как образуются передачи переднего хода. Голубым выделен блок заднего хода:


Пять пар шестерён по безвальной схеме могут дать 16 передач, но из-за того, что у нескольких шестерён числа зубьев одинаковы, используются только 10 скоростей вперёд.

Верхние и нижние муфты образуют пары, например, m1 и m2, m3 и m4. Каждая пара муфт соединена со своим механизмом переключения. В каждый момент времени или верхняя, или нижняя муфта каждой пары может быть включена. Муфта m8 управляется вручную. Вот как это выглядит:


Как мы видим, к паре муфт и к муфте m7 двустороннего действия подведены рычаги, соединённые с вакуумными цилиндрами. В зависимости от разности давлений рычаги поворачиваются влево или вправо, включая и отключая разные муфты. Вот таблица схем, передаточных чисел и положений поршней в цилиндрах (Selector'ы I-IV):


Первые четыре передачи вперёд и нейтральная передача
Для удобства я разделю схемы на две группы: 1-4 передачи и 5-10 передачи. В дальнейшем станет ясно, зачем я это сделал.

Первые две передачи сложные, они образованы четырьмя парами шестерён. Конечно, КПД у сложных передач снижается, зато большие передаточные числа позволяют двигаться в очень трудных условиях, например, в лютых говнах.




Следующие две передачи простые:




Обратите внимание: на всех первых четырёх передачах используется муфта m8. Она включена на всех передачах переднего хода и выключена при нейтральном положении и заднем ходе. Так как на первых четырёх передачах муфта m8 включена не для красоты, то при её отключении ведущие колёса расцепляются с двигателем и КПП находится в нейтральном положении.

Вот как рычаг подводится к муфте m8 и к муфте заднего хода:


 Таким образом, мехвод управляет КПП Pz.III ausf.E-G при помощи двух рычагов. Один рычаг задаёт одну из 10 скоростей, а второй рычаг, связанный с муфтой m8, может находиться в трёх положениях: нейтраль, передний ход и задний ход.

Схема нейтрального хода: рычаг переключения передач стоит в позиции первой передачи, а рычаг направления - в нейтральном положении. Муфта m8 отключена:


Для включения нейтральной передачи нужно, чтобы муфта m7 была сдвинута влево, а муфта m8 выключена. По схемам выше можно убедиться, что такое положение есть не только на первой передаче, но и на всех первых четырёх передачах. Это значит, что у Maybach Variorex четыре (!!!) нейтральных передачи. Первая нейтральная передача используется для того, чтобы начать движение в говнах, а четвёртая - для старта на хороших дорогах.

Передачи с 5 по 10
Дальнейшие передачи выглядят следующим образом:






Безвальная КПП Pz.III ausf.E называется соосной, поскольку ведущий и ведомый валы находятся соосно. Это позволяет реализовать прямую передачу, в которой нижние муфты и валы образуют единый вал, а шестерни не используются. Это позволяет достичь наивысшего КПД и экономии топлива при длительных перебросках своим ходом по хорошим дорогам. Что и говорить, Pz.III ausf.E-G и Блицкриг созданы друг для друга:






Задний ход
Как и всякая безвальная КПП, Maybach Variorex позволяет при помощи двух дополнительных шестерён реализовать сразу несколько скоростей заднего хода. Задний ход реализован на 1-4 передачах, поэтому для начала движения назад нужно выбрать 1-4 передачи, а затем рычагом выбора направления переключить с переднего хода на задний. Муфта m8 выключается, муфта заднего хода m9 включается. Как муфта m8 при езде вперёд всегда включена на любых передачах, так и муфта m9 всегда включена при езде задним ходом:









Интересная особенность, не так ли? На нейтральных передачах, на переднем и на заднем ходе муфты m1-m7 занимают одни и те же положения в зависимости от рычага выбора передачи, всё отличие только в положении муфт m8 и m9, которые управляются отдельным рычагом выбора направления.



Как мы знаем из рекламы немецкое значит лучшее. Рассмотрим как в реальности обстояли дела у немецких конструкторов.
Вот этот ужас у них был вместо коробки передач.

На данной схеме представлена 16 скоростная коробка передач из которых 4 передачи нейтральные.

Ну то есть нравится вам 3 нейтральная передача вы с неё стартуете, не нравится по эстетическим причинам эта передача, то включаете первую. Как можно заметить главный принцип при конструировании немецких таков то есть больше шестерёнок и всяческой обработки, чтобы танк стоил дороже успешно немецкими конструкторами соблюдён.

В реальности у танка 10 скоростей вперёд, что позволяет развивать скорость 70 км/час. Понятное дело что средняя скорость передвижения по дорогам и бездорожью составляет 30 км/час, а в некоторых странах на тот момент просто не было нормальных дорог, которые обеспечивали бы скорость 70 км/час. Часть шестерёнок можно сразу было убрать и сделать максимальной скорость 40 км/час как у первых версий Pz.III, но как вы понимаете это не выгодно собственникам немецких заводов.

Что значит 10 скоростей для танка. Это значит что механик-водитель чтобы набрать скорость должен постоянно переключать скорости. Ну например хотим сделать скорость 15 км/час чтобы куда-то переехать извольте 5 раз переключить передачи. А в купе с 37 мм пушкой бой на Pz.III и стандартная тактика остановился-выстрелил превращается в ад для мех.вода. Можно сажать даже отдельного человека чтобы он успевал переключать передачи и механик-водитель не отвлекался от дороги. Большое количество передач получилось из-за очень слабого двигателя. Двигатель 300 л.с. не обеспечивал танку нужной приемистости приходилось. Более мощный двигатель конструкторы сделать не смогли или не захотели, ведь распилить денег на новый ещё больший танк было куда перспективней.

Как выглядит коробка передач нормального танка.

На примере коробки передач Т-34 мы можем заметить, что она состоит из простого коробчатого короба, двух валов, по 2 подшипника для крепления вала, 12 зубчатых колёс, из которых 10 используются в редукторе и 2 для подвода мощности и 5 муфт. Скоростей 5. Это достаточно для танка Т-34 с его мощным двигателем. Произвести такую коробку нет никакой сложности. Простая отливка корпуса, элементарная обработка 4 посадочных мест для валов, 4 подшипника. Простота в производстве, ремонте, обслуживании. Если одна из шестерёнок разрушилась, коробка передач остаётся работоспособной, теряя одну скорость.

Что же сделали немцы. Они сделали коробку передач состоящую из 13 зубчатых колёс, 13 валов, 26 минимум подшипников, с 9 муфтами с вакуумным! переключением и чтобы со всей этой хернёй взлететь они сделали хитрую систему синхронизации, ведь валы в этой КПП не находились в постоянном заключении. Прекрасный образец того как выбивать деньги из бюджета.

Половина валов, колёс, муфт на любой передаче всегда находится в зацеплении, то есть половина коробки передач постоянно испытывает нагрузки и изнашивается в отличии от коробки передач Т-34 где под нагрузкой находится 2 шестерни и 1 муфта. Каждое переключение передач на Pz.III это испытание на прочность всех колёс, муфт, подшипников, системы синхронизации и таких передач 10. Наверное где-то в техническом задании на проектирование собственниками завода было дописано чтобы коробка передач содержала как можно больше деталей и не была бы пригодна для ремонта в полевых условиях, а только на заводе за совсем другие деньги с заменой всех колёс, муфт, дорогих подшипников.


Корпус коробки передач состоит из короба как на Т-34 и 4 перегородок внутри него на которые опираются валы, каждому колесу по валу. Чтобы отлить такой корпус, нужно обладать очень хорошим литейным производством, при выявлении пор, основного брака при производстве литья весь корпус отправляется на свалку, и нужно отливать новый, что хорошо для производителя. Больше расходов, больше прибыли. Чтобы мехобработать опорные поверхности под подшипники валов внутри корпуса нужно использовать технологии глубокой расточки как при производстве стволов орудий. Обработка корпуса трансмиссии у немцев превосходит по сложности изготовление пушечных стволов. У корпуса намного жёстче требования по допускам. Большое количество подшипников уменьшает КПД двигателя. Изготовление подшипников является одним из самых сложных элементов в производстве, требует дефицитным материалов для производства стали.

В итоге имеем сложную трансмиссию, неудобную в эксплуатации, неремонтнопригодную, сложную в производстве и обслуживании с низкой надёжностью за счёт большого числа муфт, валов, подшипников.

Немецкие танки пережившие встречи с советскими танками и противотанкистами не доехали зимой 1941 года до Москвы просто потому что сломались, что усложнило немецким солдатам главную задачу зимы 1941 года добыть ватник в бою.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив