Удобство расположения экипажа в танке напрямую влияет на его боевую эффективность. Особенно это касается физически наиболее загруженного механика-водителя. Британский «Чифтен» стал первым серийным основным боевым танком, в котором эргономика рабочего места водителя вышла за существующие стандарты, сделав танк своеобразным «мерседесом» среди «запорожцев».
Суть проблемы
Бытует мнение, что танки — это вообще не про комфорт, да и не нужен он там, хватит самых элементарных удобств. Действительно, в годы Второй мировой войны этим и обходились. Конструкторы считали, что среднее время боевой работы экипажа в танке за сутки составляет четыре-шесть часов, поэтому простенького сиденьица, вентилятора для отвода пороховых газов и рабочего места, в объёмах которого можно хоть немного двигать руками, вполне достаточно. После войны стандарты начали меняться. Появились более надёжные машины, способные выдерживать тысячи километров пробега, и, что самое главное, над миром нависла угроза ядерной войны. Потенциальная ядерная война и возможное радиоактивное заражение выдвинули новые требования для танков: теперь экипаж должен был иметь возможность находиться в герметизированной машине до 24–48 часов подряд. Следовательно, показатели комфорта в современном танке должны расти пропорционально возрастающей нагрузке на экипаж.
Рассмотрим три проблемы эргономики рабочих мест механиков-водителей танков 1950–1960-х годов и пути их решения, представленные в британском танке «Чифтен».
Рабочее место механика-водителя танка «Чифтен». Источник: Научно-технический сборник «Вопросы оборонной техники», серия VI, выпуск № 6 (112), 1983
Источник изображения: warspot.ru
Первой проблемой, мешавшей эффективной работе водителя, является большое количество физически тяжёлых рутинных операций. В среднем механик-водитель выполняет 164 операции, которые включают управление движением (переключение передач, управление рычагами поворота и т.п.) и управление вспомогательными системами силовой установки. Наводчик танка, работа которого не требует повышенных энергозатрат, в среднем выполняет 128 операций. На долю командира приходится 199 операций, и почти половина из них относится к наблюдению за местностью, целеуказанию и взаимодействию с другими подразделениями.
Следующей проблемой является расположение механика-водителя на своём рабочем месте. До появления «Чифтена» общепринятым стандартом в западном танкостроении — в советском/российском танкостроении стандарт актуален до сих пор — было вертикальное сидячее положение водителя. С одной стороны, это значительно упрощало или хотя бы не усложняло общую конструкцию и технологию производства танков. С другой стороны, вертикальное сидячее положение приводит к быстрой утомляемости. В таком положении скелетная мускулатура человека находится в постоянной борьбе с земным притяжением. Как следствие, появление болей в шее, поясничной области и коленных суставах, онемение конечностей и появление тремора. В результате механик-водитель начинает концентрироваться на собственных неприятных ощущениях и отвлекается от вождения. Падает концентрация внимания, увеличивается время принятия решений, снижается настроение.
Менее важный, но от чего-то напрочь забытый фактор, который влияет на боевую работу механика-водителя — это расположение приборов, информирующих о наиболее важных параметрах силовой установки. Исследования показывают: чем неудобнее расположен главный водительский щиток, тем меньше за ним следит водитель и тем чаще по недогляду возникают поломки и вынужденные остановки в ходе маршей и непосредственно боевых действий. Как правило, механики-водители танков, чьи рабочие места имеют неправильную компоновку приборов, в среднем реагируют на недопустимое отклонение параметров силовой установки только спустя 45–60 секунд, особенно при движении «по-походному». Типичными ошибками при компоновке приборной панели водителя являются её размещение в стороне от основной линии взгляда водителя с расположением окон индикаторов перпендикулярно её оси, а также отсутствие чёткого группирования приборов по важности показателей и назначению.
Резюмировать вышесказанное можно буквально тремя строками. Испытания советских танков Т-55 и Т-62, которые сочетают в себе все перечисленные проблемы, показали, что из-за усталости и отсутствия приемлемого уровня комфорта танкистов средняя скорость в конце суточных учебных маршей падала на 15–20%, а количество ошибок на учебных трассах возрастало в шесть раз.
Автоматизация управления движением танка «Чифтен»
В работе механика-водителя танка наиболее выражен моторный компонент. Водитель совершает большое количество энергозатратных действий, в основе которых лежат перемещение педали подачи топлива, движение рычагов поворота и переключение передач. Для примера, в полностью «механическом» танке Т-62 за один час движения водитель нажимает и отпускает педаль газа в среднем 1291 раз, пользуется рычагами поворота около 809 раз и переключает передачу примерно 17 раз. В числовом выражении энергозатраты на эти действия находятся на уровне 1,34 кВт. Исходя из этого, одним из важных путей решения проблемы загруженности водителя является установка автоматической или полуавтоматической коробки перемены передач. Исследования показывают, что внедрение подобных систем в среднем в два раза уменьшает нагрузку на водителя, снижает требования к его квалификации и длительности обучения, а также исключает ошибки в вождении, приводящие к останову двигателя танка.
Моторно-трансмиссионный отсек «Чифтена». Видна механическая трансмиссия танка с элементами электрогидравлической системы переключения передач. Источник: группа Chieftain Tank Appreciation Society в Facebook
Источник изображения: warspot.ru
В британском танке «Чифтен» реализована оригинальная полуавтоматическая электрогидравлическая система переключения передач механической планетарной трансмиссии, в которой главным органом управления является педаль двойного хода, расположенная под левой ногой механика-водителя. Переключение передач с низших на высшие, с первой по шестую, производится путём нажатия носком ноги на педаль сверху вниз. Соответственно, переключение с высших на низшие, включая две передачи заднего хода, происходит с помощью нажатия педали вниз. Больше от водителя ничего не требуется — никаких «перегазовок» и педалей сцепления/слива. Система автоматически, в соответствии с оборотами двигателя, включает выбранную передачу и сигнализирует об этом на стрелочном приборе, который показывает номер включённой передачи.
Вид на водительское место из боевого отделения. По центру перед сидением видна педаль переключения передач. Источник: группа Chieftain Tank Appreciation Society в Facebook
Источник изображения: warspot.ru
В основе полуавтоматики лежит счётно-решающее электромеханическое устройство (контроллер) и исполнительный блок, состоящий из шести электромагнитов с гидравлическими золотниками. При включении нужного электромагнита золотник перемещается, и масло подаётся в гидробустер для включения соответствующего тормоза в коробке передач. Включение электромагнита происходит после сигнала с центробежного преобразователя частоты вращения вала двигателя, реле давления в тормозной системе, кнопки реверса и стояночного тормоза. Центробежный преобразователь, связанный с входным валом коробки передач, формирует сигналы, разрешающие переключение передачи на высшую или низшую, а также передаёт сигнал автоматического понижения передачи.
Полуавтоматика «Чифтена» имеет несколько степеней защиты. В случае, если танк по каким-то причинам теряет скорость — например, на сложном участке местности или из-за ошибки водителя, — полуавтоматика самостоятельно понижает передачу вплоть до нейтрали, исключая останов двигателя. Грубо говоря, механику-водителю вообще можно не понижать передачу — это делается за него. Нередки бывают и аварийные ситуации — например, потеря давления масла в гидравлике. Поскольку водитель не всегда вовремя успевает обратить на это внимание, при достижении критических параметров система автоматически снижает скорость движения танка и последовательно понижает передачу до полной остановки машины. Из-за того, что переключение передач осуществляется педалью, механик-водитель, управляя танком, может случайно включить задний ход. Для защиты от подобных ситуаций включение реверса возможно только после остановки и нажатия соответствующей кнопки на водительской панели.
Схема электрической системы управления переключением передач. Источник: Научно-технический сборник «Вопросы оборонной техники», серия VI, выпуск № 6 (112), 1983
Источник изображения: warspot.ru
Испытания «Чифтена» в СССР показали, что применённая в его конструкции полуавтоматическая система переключения передач заслуживает внимания, поскольку подобное конструкторское решение, в сравнении с отечественными машинами, значительно снизило нагрузку на водителя и не вызвало никаких проблем в адаптации. Помимо комфорта, полуавтоматика, снимая с водителя часть обязанностей, улучшает, по сравнению с механикой, и чисто технические параметры — в частности, увеличивает средние скорости движения. Пробеговые испытания «Чифтен» Мk.5Р в СССР показали, что машина массой 55 т с двигателем 750 лошадиных сил при езде по сильно пересечённой местности имеет среднюю скорость 22,1 км/ч, что всего на 2,4 км/ч меньше, чем у значительно более лёгкого Т-62.
Сидение и габариты рабочего места механика-водителя
Знаменитое полулежачее положение механика-водителя в «Чифтене» было применено для того, чтобы снизить высоту корпуса танка и придать его лобовой части более выгодную с точки зрения снарядостойкости форму. Благодаря этому новшеству инженерам удалось убить сразу двух зайцев: и с высотой корпуса проблему решили, и комфорт водителя значительно повысили.
Полулежачее положение механика-водителя танка «Чифтен». Тренажёр для механиков-водителей. Источник: группа Chieftain Tank Appreciation Society в Facebook
Источник изображения: warspot.ru
Как уже отмечалось, вертикальное сидячее положение негативно сказывается на боевой работе механика-водителя танка. Дело не только в усталости, напряжении мышц и болях от такой позы — важна и такая банальная составляющая, как небольшая высота отделения управления.
Считается, что основным параметром, по которому можно судить о том, годен ли человек в танкисты, является его рост. Особенно это касается механиков-водителей. Однако здесь возникает небольшая проблема. Механик-водитель не может быть большого роста — очевидный факт. Не может им стать и человек, чей рост ниже 165 см. Этому есть вполне понятное объяснение: высокий человек попросту не поместится в отделении управления, а низкорослому будет крайне неудобно пользоваться приборами наблюдения. Однако даже те кандидаты, чей рост находится в районе плюс-минус 170 см, часто не пригодны к службе в этой должности.
Средняя высота рабочих мест механиков-водителей, оборудованных вертикальным сидением, от сидения до крыши составляет 830–850 мм. Следовательно, для комфортного расположения рост человека в сидячем положении не должен превышать эти значения. Однако в среднем он их всё же превышает. Проведённые среди военных при отборе в танковые экипажи исследования показали, что средний рост в сидячем положении находится на уровне 880–885 мм. На практике это означает, что значительное количество механиков-водителей, прошедших врачебную комиссию и допущенных к исполнению своих обязанностей, помимо всех неудобств в танке ещё и вынуждены находиться в полусогнутом положении. Увеличение высоты отделения управления, как и общей высоты танка, зачастую невозможно, и потому внедрение полулежачего положения механика-водителя выглядит предпочтительнее.
В танке «Чифтен» применено оригинальное решение в виде сидения, которое регулируется в нескольких позициях. Для расположения водителя «по-походному» с высунутой из люка головой спинка сидения принимает вертикальное положение. При закрытом люке, в расположении «по-боевому», спинка сидения, в зависимости от физических данных водителя, откидывается на 45°, 50° или 55° от вертикали и тем самым обеспечивает физиологически наиболее правильное расположение седока. В зависимости от положения спинки автоматически регулируется положение рычагов управления движением танка. Для отдыха механика-водителя или возможности перейти в боевое отделение спинка может откидываться на 90°, превращая сидение в некое подобие короткой кушетки.
Металлический каркас сидения механика-водителя танка «Чифтен». Источник: группа Chieftain Tank Appreciation Society в Facebook
Источник изображения: warspot.ru
Габариты сидения механика-водителя «Чифтена» особо не выделяются среди западных «одноклассников» и могут обеспечить должный уровень комфорта людям с различной конституцией тела. Ширина сидения составляет 430 мм, глубина — 410 мм, толщина подушки — 45 мм. Высота спинки — 430 мм, ширина — 500 мм, толщина — 45 мм. Для примера, в советском танке Т-62 ширина сидения составляет 355 мм, глубина — 360 мм, толщина — 50 мм. Высота спинки — 375 мм, ширина — 320 мм, толщина — 50 мм.
Несмотря на то, что при разработке «Чифтена» особое внимание конструкторы уделяли уменьшению высоты корпуса, рабочее место механика-водителя далеко не тесное. Его конструктивная высота составляет 880 мм, поэтому там можно расположиться и сидя. Длина рабочего места — 1920 мм, ширина — 530 мм. Сидение может выдвигаться вперёд или назад на 150 мм с шагом 25 мм. По высоте сидение не регулируется, поскольку смотровой водительский прибор имеет широкое выходное окно, им удобно пользоваться на расстоянии от глаз до 300 мм.
Отзывы механиков-водителей, имевших до этого большой опыт вождения танков с классической компоновкой рабочего места, гласили, что при работе в «Чифтене» значительно меньше проявляется усталость, «затекание» мышц, боли в шее и коленях. Из-за большой опорной поверхности сидения и его анатомически правильного расположения уменьшилось влияние ударных нагрузок на позвоночник. Полностью была решена проблема роста водителей, не соответствующего стандартам в сидячем положении.
Приборная панель механика-водителя
В соответствии с общепринятыми стандартами, информация, которая выдаётся водителю, должна отображать наиболее существенные показатели и быть однозначной, не требовать расшифровки и увеличения времени на принятие решений. Чтобы механик-водитель в ходе боевой работы не «бегал глазами», отыскивая нужный индикатор, все приборы, отображающие критические параметры силовой установки, значительное изменение которых может привести к поломке или остановке, должны находиться в центральной зоне обзора под углом около 15° по горизонтали и вертикали относительно линии взгляда. Остальные индикаторы можно вынести в сторону на отдельный щиток.
Главная приборная панель механика-водителя «Чифтена» находится в оптимальной зоне — по центру перед глазами. На ней расположены приборы, отображающие необходимые параметры силовой установки: обороты двигателя, состояние охлаждающей жидкости, номер передачи, скорость движения и уровень топлива. Менее важные индикаторы и переключатели вынесены в сторону от водителя. Благодаря такой компоновке при наблюдении за главной приборной панелью максимально снижается негативный эффект параллакса. Как следствие, механик-водитель тратит меньше времени на фокусировку взгляда на приборах и считывание информации с них.
Главная приборная панель механика-водителя. Источник: группа Chieftain Tank Appreciation Society в Facebook
Источник изображения: warspot.ru
Поскольку механик-водитель в боевой обстановке не всегда успевает следить за показателями, предусмотрена сигнализация: при достижении критического уровня подаётся звуковой аварийный сигнал, который слышно как в шлемофоне, так и без него. Для облегчения считывания показаний на главной приборной панели используется цветовое кодирование информации в виде разноцветных ламп над шкальными приборами. Чтобы водитель среагировал быстрее, в качестве сигнализатора аварийной и критической информации применён не только звук, но и интегральный индикатор в виде лампы красного цвета.
Одним из преимуществ главной приборной панели является её расположение под верхней лобовой деталью корпуса на удалении от люка механика-водителя. При движении «по-походному» это исключает засвет индикаторов проникающим через люк прямым солнечным светом. Вкупе с яркой подсветкой приборов это обеспечивает приемлемый световой контраст и достаточную видимость стрелок и шкал.
В целом компоновка приборной панели и блочный тип распределения индикаторов в «Чифтене» имеет ряд преимуществ. Индикаторы поделены на функциональные группы, соответствующие важности показателей. Отсутствует перегруженность главной приборной панели вспомогательными элементами. Все приборы размещены с учётом сенсорного поля механика-водителя, а их количество и номенклатура сведены до минимума, что упрощает считывание информации и меньше отвлекает от наблюдения за местностью и вождения.
Вывод
На момент своего появления «Чифтен» являлся первым в мире серийным основным танком, в котором удобство рабочего места механика-водителя было выведено на качественно новый уровень. До этого танкостроители Запада не решались на подобный смелый шаг. Разумеется, позднее западные танки обзавелись автоматической коробкой передач, штурвальным управлением и компьютеризированными системами управления движением, но «Чифтен» в этом деле по праву считается первопроходцем. Удачность компоновки этой машины доказала свою эффективность в боях и службе в мирное время, определила концепцию британского танкостроения на сорок лет вперёд и нашла своё воплощение в будущих танках «Челленджер-1» и «Челленджер-2».
Литература:
- Беляев, С.В. Средства отображения информации об эксплуатационных параметрах танка / С.В. Беляев // Вопросы оборонной техники: Научно-технический сборник. — 1982. — С. 18–19.
- Рубашкин, Д.С. Особенности построения рабочих мест экипажа / Д.С. Рубашкин, В.В. Троицкий // Вопросы оборонной техники: Научно-технический сборник. — 1983. — С. 9–12.
- Заславский, Е.И. Особенности отделения управления танка / Е.И. Заславский, А.А. Решетов // Вопросы оборонной техники: Научно-технический сборник. —1983. — С. 3–5.
- Рожко, В.А. Результаты пробеговых испытаний танка / В.А. Рожко, А.М. Рожков, Ф.П. Шпак, В.И. Щетинин // Вопросы оборонной техники: Научно-технический сборник. — 1983. — С. 5–10.
- Домбровский, Ю.К. Трансмиссия и система управления движением / Ю.К. Домбровский, Е.И. Карначев // Вопросы оборонной техники: Научно-технический сборник. — 1983. — С. 28–30.
- Карначев, Е.И. Полуавтоматическая система управления переключением передач / Е.И. Карначев, В.Ф. Лобасенко // Вопросы оборонной техники: Научно-технический сборник. — 1983. — С. 31–34.
- Обитаемость объектов бронетанковой техники / В. Д. Лубенский, В. Д. Ребриков, Н. В. Егорова [и др.]. — 1974. — 151 с.
- Теория и конструкция танка: Эргономическое обеспечение разработки танка. — М. : МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1986. — 191 с.
Эдуард Перов
