29 апреля 1946 г. на вооружение Советской Армии был принят тяжёлый танк ИС-4. Подготовка к серийному производству на Челябинском Кировском заводе началась ещё в феврале 1946 г., а первые серийные танки должны были быть выпущены в сентябре. В июне 1946 г. прекращалось производство танков ИС-3, в июле были собраны последние 25 машин. По заданию правительства СССР, завод должен был создать мощности для изготовления 100 танков ИС-4 в месяц уже к концу 1946 г.
О масштабах перестройки производства на ЧКЗ можно привести следующие цифры: для ИС-4 заводом было разработано 4328 технологических процесса, 2284 приспособления, 961 холодных и 260 горячих штампов, 103 комплекта металломодельной оснастки и 3050 наименований инструмента.
Однако ни в сентябре, ни в октябре 1946 г. на ЧКЗ не собрали ни одного ИС-4. Военные не получали новые танки до конца года из-за большого количества конструктивных дефектов и недоработок (список недостатков, обнаруженных представителями военной приёмки, состоял более чем из 100 (!) пунктов). Обычно такое количество недостатков в дефектной ведомости обнаруживается в первых прототипах, но никак не в серийных машинах. Изменений требовали практически все узлы танка. Выяснилось (!), что производство ИС-4 не было обеспечено выверенными чертежами и не имело отработанного поточного технологического процесса. Для отработки технологии серийного производства на имеющейся производственной базе завод произвёл более 80 изменений в конструкцию танка. Результаты внесённых конструктивных изменений должны были проверяться на т. н. Министерских испытаниях двух серийных танков в апреле-июне 1947 г. на ЧКЗ. Танки испытаний не выдержали вследствие низкой надёжности двигателя, планетарной трансмиссии и бортовых редукторов.
Междуведомственные испытания двух головных образцов ИС-4 выпуска 1947 г., проведённые в июне-июле 1947 г. совместно с военной комиссией, также выявили значительное количество дефектов как конструктивного, так и производственно-монтажного характера.
После Министерских и междуведомственных испытаний список улучшений и исправлений конструкции ИС-4 дошёл до более чем 100 мероприятий, что потребовало замены 30% узлов и деталей на новые. Военные выдвинули 461 требование, для выполнения которых в конструкции танка заменили 238 узлов и 740 деталей на новые 264 узла и 946 деталей. Все эти конструктивные изменения ЧКЗ должен был внедрять без сокращения выпуска новых танков, повторялась ситуация с серийным производством ИС-3 в 1945–1946 гг.
Переработанную документацию по ИС-4 (636 уточнённых чертежей) утвердили только в октябре 1947 г. Количество исправлений было огромным: 324 конструктивных улучшения, 433 изменения по снижению трудоёмкости и по технологической обработке. Постоянно вносимые корректировки в техническую документацию не позволяли создать на ЧКЗ необходимые для производства заделы узлов и деталей; поставки бронекорпусов с завода №200 также производились с задержками. В результате за 1947 г. ЧКЗ изготовил лишь четверть от запланированных 200 машин (52, включая танки, собранные ещё в 1946 г).
Содержание:
Что происходит?
К 1 января 1948 г. ЧКЗ произвёл более 200 конструктивных и технологических изменений ИС-4. Несмотря на столь огромный объём работ, эксплуатационная надёжность танка оставляла желать много лучшего. Гарантийный километраж в 1000 км танки не выдерживали, на заводе ограничились испытаниями каждого 50-го танка на 300 км, продолжив выпуск машин с неустранёнными дефектами.
10 января 1948 г., в связи с недопустимо низким качеством изготовления ИС-4, военные прекратили приёмку новых танков на ЧКЗ, а также башен и бронекорпусов на заводе №200. В марте 1948 г., с условием устранения всех критических недостатков к 1 мая, приёмка возобновилась. Однако ЧКЗ не смог выполнить план по устранению конструктивных недостатков до конца года. Из 155 выпущенных в 1948 г. танков 69 оказались некондиционными. Забракованные танки оставались на ЧКЗ, часть их них находилась в разукомплектованном состоянии и без охраны их попросту разворовывали (!) или разбирали на запчасти.
За 1948 г. в конструкцию ИС-4 внесли ещё более 250 изменений и улучшений, в связи с чем заводу приходилось заново изготавливать необходимую технологическую оснастку, с неизбежным снижением выпуска и удорожанием производства. Танки, проходившие испытания в 1948 г., имели большой брак и не выдерживали даже 300 км пробегов, отмечался массовый выход из строя двигателей и трансмиссии. К 1 января 1949 г. приёмка ИС-4 была вновь прекращена, тогда же прекратилось и крупносерийное производство.
После прекращения выпуска ИС-4 ЧКЗ внедрил ещё более 80 конструктивных и технологических изменений, однако проведённые мероприятия не привели к положительным результатам: основные агрегаты танка систематически выходили из строя и в 1949 г. Только пять из десяти танков выдержали войсковые испытания осенью 1949 г.: выходили из строя трансмиссии, двигатели, ломались торсионы, разрушались опорные катки.
Слишком сложный и дорогой?
Доработка конструкции ИС-4 продолжалась и в 1950-м, и в 1951 г. За 1951 г. ЧКЗ изготовил небольшую партию модернизированных ИС-4М и провёл модернизацию уже выпущенных машин под руководством главного конструктора танка М.Ф. Балжи. Даже при повторных испытаниях у модернизированных танков обнаруживалось большое количество дефектов (до 27 на танк!). Чтобы устранить все дефекты ИС-4, требовалась полная переделка танка с заменой целого ряда узлов и агрегатов новыми. В декабре 1951 г. производство ИС-4 было окончательно прекращено. В сентябре 1952 г. чертёжно-техническая документация по танку ИС-4 была заложена в архив (мобрезерв). С 1955 г. под руководством П.П. Исакова велись работы по корректировке чертежей ИС-4М, продолжавшиеся до 1957 г.
Как такое могло произойти? Ведь танк проектировался в СКБ-2 ЧКЗ, одним из лучших конструкторских коллективов с огромным накопленным практическим опытом (Л.С. Троянов, М.Ф. Балжи, Г.В. Крученых, В.И. Торотько), в одном из центров советского танкостроения – знаменитом «Танкограде». Ведущим инженером машины был Л.С. Троянов (СУ-122, СУ-152, ИСУ-152, ИС-2, ИС-3), затем его сменил М.Ф. Балжи (КВ-1С, СУ-152, ИС-2, ИС-3) – оба принимали участие в создании выдающихся гусеничных бронированных боевых машин.
В литературе встречаются и такие хвалебные оценки ИС-4:
По общему мнению, танк получился отличным. Удачно размещены основные узлы. Мощным было вооружение – 122-мм пушка Д-25. Радовала глаз и форма корпуса танка. Отлично он показал себя и во время заводских испытаний. Казалось бы, можно представлять новый танк государственной комиссии для решения постановки его на серийное производство, но в это время, как часто бывает в творческих коллективах, родилась новая идея, отодвинувшая решение вопроса о танке ИС-4 на несколько лет.
Чтобы разобраться с причинами создания столь неудачной машины, необходимо подробно разобрать её конструкцию, испытания прототипов и процесс постановки на вооружение.
Танк «К»
Тяжёлый танк «Объект 701» (на стадии эскизного проекта – танк «К»), был разработан по инициативе СКБ-2 ЧКЗ в период с июля 1943 г. по февраль 1944 г. согласно тактико-техническим требованиям, основанным на анализе потерь советских танков в Курской битве. Конструкторское бюро ЧКЗ пыталось создать свой новый танк в кратчайшие сроки. Уже 10 декабря 1943 г. эскизный проект был представлен на рассмотрение наркому танковой промышленности В.А. Малышеву. Несмотря на то, что весной 1944 г. Малышев запретил разработку новых тяжёлых танков из-за низкого качества изготовления ИС-2, КБ под руководством заместителя главного конструктора завода Н.Л. Духова при поддержке директора ЧКЗ И.М. Зальцмана продолжало проектирование «Объекта 701».
Деревянный макет одного из вариантов танка «К». На пушке установлен дульный тормоз «типа Фердинанд», в крыше башни можно разглядеть низкопрофильную командирскую башенку
Ещё один вариант. Командирская башенка отсутствует, вместо неё вращающийся броневой колпак
Технический проект был готов в марте 1944 г. и, после одобрения в ГБТУ КА, 8 апреля Сталин подписал постановление ГКО об изготовлении опытных образцов (на самом деле ЧКЗ несанкционированно начал изготавливать танки раньше официального постановления). Опытный цех завода полностью переключился на изготовление «Объекта 701», и ресурсов на совершенствование конструкции серийного ИС-2 уже не оставалось. Опытный образец «№0» был изготовлен в первых числах апреля 1944 г., и уже 10 апреля начались его заводские испытания. К августу 1944 г. завершились испытания машин «№1» и «№2», в том же месяце бронекорпус «Объекта 701» прошёл испытания обстрелом на полигоне в Кубинке.
«…превосходящим по броне все существующие отечественные танки»
Общая схема построения корпуса «Объекта 701» создавалась по технологиям 1943 г., и, за исключением корытообразного днища, получилась весьма традиционной: вертикальные борта толщиной 160 мм, над которыми устанавливались горизонтальные листы подкрылка и верхние наклонные части борта в двух вариантах: 120-мм под углом 30° либо 160-мм под углом 21°. Кормовая часть составлялась из нижнего, среднего и верхнего 120-мм листов. Два съёмных 30-мм листа над моторным и трансмиссионным отделениями крепились на болтах. Сварные соединения «Объекта 701» отличались большей стойкостью, чем у других советских танков того времени.
Слабым местом в конструкции бронекорпуса была кормовая часть с трансмиссионным отделением в виде отдельного, приваривавшегося к основной части короба. На испытаниях обстрелом бронекорпусов опытных танков эта конструкция показала низкую живучесть и недостаточную прочность сварных соединений; под сосредоточенным обстрелом вертикальное стыковое соединение бортов и кормовой части расходилось вплоть до полного отделения кормы от корпуса!
В сравнении с более поздними советскими разработками корпус «Объекта 701» не отличался новаторскими решениями
Трансмиссионное отделение на схеме бронекорпуса «Объекта 701»; фрагмент иллюстрации из книги М.В. Коломийца «Тяжелый танк ИС-4 (Конструирование и производство)»
На испытаниях обстрелом кормовая часть полностью отделилась от корпуса, лето 1944 г. (источник: http://www.tankarchives.ca/2013/12/is-4-start-to-finish.html)
Клиновидная носовая часть корпуса составлялась из верхней 120-мм плиты под углом 61°, нижней толщиной 160 мм под углом 20° и двух 120-мм скуловых листов под углом 55°. В целом такая конструкция повторяла решения, применённые на ИС-2 и ИС-6 со срезанными углами на верхней лобовой плите: с исключением из состава экипажа стрелка-радиста отпала необходимость в ВЛД на всю ширину корпуса, т.к. механик водитель располагался по центру машины, и появилась возможность уменьшить внутренний объём отделения управления для экономии массы.
Первоначально смотровой прибор механика-водителя находился на крыше отделения управления, смотровой люк отсутствовал
Полноразмерный деревянный макет танка «Объект 252» Опытного завода №100; смотровой люк водителя по типу Т-34 был слабым местом верхней лобовой детали
Классическая для советских танков компоновка «Объекта 701» с кормовым расположением двигателя и трансмиссии создавала серьезную проблему по бронестойкости носовой части: смещённая к носу башня не оставляла места для размещения люка механика-водителя на крыше отделения управления. На стадии эскизного проекта конструкторы не стали повторять ошибок своих конкурентов из КБ Опытного завода №100 (неудачная конструкция люка мехвода «Объекта 252/253» по типу Т-34), и решили упразднить люк отделения управления, как это было сделано на танке ИС-2.
Решив одну проблему, инженеры столкнулись со следующей: верхняя лобовая деталь «Объекта 701» располагалась под большим углом к вертикали, что создало трудности с расположением смотровых приборов водителя. В отличие от первоначального проекта «К», смотровые приборы опытных танков 701 располагались не в подбашенном листе, а в специальной накладке на верхней лобовой детали. В т. н. «коробке водителя» размещались два перископических прибора МК-4, центральная смотровая щель с триплексом, а также смотровой лючок для вождения «по-походному». С небольшими изменениями коробка водителя перешла и на серийные ИС-4.
Опытный образец «№5», зима 1944 г. Можно разглядеть основание смотрового люка механика-водителя с двумя приборами МК-4 и центральной смотровой щелью
Коробка водителя ИС-4М. На серийных танках смотровую щель упразднили
Башня с «заманом»
В конструкции башни также применялись традиционные решения. Литая башня с «заманами» (обратными подворотами) имела максимальную толщину маски пушки до 400 (!) мм, бортов до 170 мм, кормовой части до 160 мм. Высокий уровень защиты башни в лобовой проекции был серьёзно ослаблен передней частью крыши: съёмный 30-мм лист, предназначенный для демонтажа пушки, крепился на болтах. На противоснарядной стойкости всей конструкции отрицательно сказывался большой размер подвижной бронировки пушки.
Характерной особенностью башни «Объекта 701» была развитая кормовая ниша со снарядными боеукладками в виде специальных кассет. Помимо удобного расположения всех снарядов в одном месте, кормовая ниша существенно снижала момент неуравновешенности, что положительно сказывалось на скорости переброса башни и снизило усилия на механизме горизонтальной наводки.
ИС-4М, видно съёмный лист крыши для демонтажа пушки и болты для его крепления
ИС-4, превращённый в танковую огневую точку (ТОТ); башня без съёмного листа и подвижной бронировки
Боевое отделение ИС-4М; видно рабочее место заряжающего и кассеты для снарядов в нише башни
Схема расположения боекомплекта в боевом отделении ИС-4
Низкопрофильная литая башенка в крыше башни не имела смотровых приборов для кругового обзора, и командир был вынужден пользоваться двумя перископами МК-4 во вращающемся бронеколпаке. Заряжающий также имел по два таких прибора, наводчик – только один.
Использование одного и того же перископа для всех членов экипажа объясняется отсутствием современных отечественных приборов наблюдения: МК-4 был советской копией английского MK-IV – изобретения польского инженера Рудольфа Гундляха, производившегося британскими фирмами по лицензии. Трофейные приборы с польских танков попали на изучение в СССР ещё в 1939 г., но массово использовать их стали только с 1943 г., после ознакомления с британскими танками, поставленными в РККА по ленд-лизу.
МК-4 был простым и надёжным призматическим перископом, в случае повреждения его можно было снять изнутри танка и заменить запасным. В то же время наблюдение за полем боя через такой прибор было возможно на дистанции не более 1,5 км; измерение дальности конструкцией не предусматривалось, что было критически важно для командира танка.
Впоследствии на серийных ИС-4 командир использовал бинокулярный перископ ТПК-1 переменного x1/x5 увеличения, с дальностью видения до 3 км. Командир мог использовать систему грубой предварительной наводки на цель с помощью собственного пульта управления.
Перископ MK-IV
Схема прибора МК-4
По результатам испытаний в конце 1944 г. было решено использовать в танке 701 проверенную в боях и освоенную в производстве Д-25Т без системы продувки орудия после выстрела. Бронебойный снаряд Д-25Т пробивал вертикальную броню толщиной до 170 мм на дальности 1000 м, на 2000 м – 145 мм, что было вполне достаточно для борьбы с немецкой тяжёлой бронетехникой. Углы вертикальной наводки пушки были весьма ограничены и составляли от -3° до +19°. С пушкой был спарен пулемёт ДТ калибра 7,62-мм. На серийных ИС-4 пулемёт ДТ был заменён на 12,7-мм ДШК, ещё один ДШК был установлен в зенитной турели над люком заряжающего.
«Объект 701» со 122-мм пушкой С-34; можно разглядеть прилив башни с прицелом ТШ-17
Опытный танк 701 со 100-мм пушкой С-34-1; башня повёрнута назад
В серийных ИС-4 использовался прицел ТШ-45 x3,5/x7 увеличения с полем зрения 18°/9°, установленный слева от орудия Д-25Т, с отверстием объектива в подвижной бронировке башни.
В ходе испытаний обстрелом в 1944 г. бронировка прицела легко разрушалась
Телескопический шарнирный прицел ТШ-45 обр. 1945 г.
Важным нововведением, значительно облегчающим работу экипажа (особенно заряжающего), был вращающийся вместе с башней пол боевого отделения. Кроме того, вращающийся полик обеспечивал дополнительную защиту экипажа в случае пробития и разрушения тонкого (30 мм) корытообразного днища танка. Рабочие места командира, наводчика и заряжающего находились на одном уровне с хорошо защищёнными бортами корпуса танка.
Поперечный разрез корпуса. Вращающийся пол боевого отделения установлен на уровне бортов
ИС-4М; видно вращающийся вместе с башней пол боевого отделения и его поводок
Выжать максимум мощности из В-2
Чтобы удовлетворять заданным ТТТ, танку 701 требовался новый дизельный двигатель мощностью не менее 800 л.с. Производившиеся на тот момент многочисленные модификации четырёхтактного V-образного 12 цилиндрового двигателя В-2 подошли к пределу по наращиванию мощности без значительных изменений в конструкции (В2-ИС мог развивать мощность не более 520 л.с.).
В 1943–44 гг. в СКБ-75 ЧКЗ разработали форсированную модификацию В-2 под индексом В-12. Чтобы увеличить мощность двигателя, потребовалось увеличить частоту вращения коленчатого вала, а также повысить количество топлива, подаваемого в цилиндры за каждый цикл. В таком режиме для сгорания топливной смеси требовалось большее количество воздуха. Повышение давления подаваемого в цилиндры воздуха (наддув) удалось обеспечить установкой приводного центробежного нагнетателя от авиамотора. Однако увеличение частоты вращения коленчатого вала привело к серьёзным проблемам, связанным с ухудшением смазки трущихся деталей, большими динамическими и тепловыми нагрузками на подвижные детали двигателя. Поэтому получить мощность более 750 л.с. на В-12 не удалось.
Дизель В-12. Можно разглядеть нагнетатель и отходящие от него несимметричные патрубки
Продольный разрез. Как можно заметить, водяной и масляный насосы на нижней части картера существенно увеличивают общую высоту двигателя
Для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, был выбран серийный двухступенчатый воздухоочиститель «Мультициклон». Эти воздухоочистители могли работать не более 6 ч, после чего требовалась их промывка, во время обслуживания работа двигателя была невозможна. Работа воздухоочистителей «Мультициклон» с новым двигателем не прошла необходимых проверок, это стало одной из причин низкой надёжности двигателей В-12 на серийных ИС-4.
3 основных внутренних топливных бака общей ёмкостью 450 л обеспечивали запас хода всего в 140 км в благоприятных дорожных условиях. В топливную систему были включены ещё 4 наружных бака ёмкостью 360 л, с ними можно было проехать до 250 км. Первоначально они располагались по бортам на надгусеничных полках, затем их перенесли на кормовые подкрылки, чтобы защитить от обстрела.
По типу танка «Пантера»
По мере форсирования вероятность перегрева двигателя возрастает; теплоотдача в охлаждающую жидкость увеличивается. Танку 701 потребовалась совершенно новая система охлаждения. В связи с отсутствием эффективных отечественных решений конструкторы взяли за основу систему охлаждения немецкого танка «Пантера» с горизонтальной установкой двух осевых вентиляторов и симметричных радиаторов в двух изолированных от двигателя отсеках. Бортовые ниши защищали моторный отсек от пыли. Кроме того, при попадании коктейля Молотова на крышу моторно-трансмиссионного отделения танк с изолированными отсеками не мог загореться.
Схема системы охлаждения ИС-4; легко заметить сходство с немецкими конструкциями в расположении вентиляторов и радиаторов
Деревянный макет танка «К». Расположение вентиляторов, радиаторов и выпускных патрубков без изменений перешло сначала на опытные, а затем и на серийные танки
Зайчик-Кристи
Удельная мощность «Объекта 701» была довольно низкой – ≈12 л.с./т. Обеспечить машине массой почти 60 тонн хорошую подвижность с использованием трансмиссии по типу ИС-2 было невозможно. В поисках подходящего решения конструкторы КБ ЧКЗ остановились на системе трансмиссии с механизмом поворота типа «ЗК» (ЗК – по фамилиям создателей), разработанной профессорами МВТУ им. Баумана Г.И. Зайчиком и М.К. Кристи для лёгкого танка Т-38 в 1935-1936 гг.
Михаил Ильич Зайчик
Михаил Константинович Кристи
В танке 701 использовалась механическая планетарная трансмиссия совместной разработки МВТУ им. Баумана и КБ ЧКЗ. Все элементы трансмиссии кроме бортовых редукторов (КПП, конический реверс, планетарный мультипликатор, механизм поворота) монтировались в одном картере. Планетарный механизм перемены передач обеспечивал шесть скоростей вперёд, три назад и две нейтрали. Для смазки и охлаждения МПП использовалась циркуляционная масляная система под давлением. Для облегчения управления в механических приводах МПП использовались гидравлические сервомеханизмы.
Применение современной планетарной трансмиссии и механизмов поворота «ЗК» в сочетании с достаточно мощным двигателем позволило опытным танкам продемонстрировать на ходовых испытаниях отличные результаты: средние скорости движения оказались выше, чем у ИС-2 и не уступали Т-34-85; удалось достичь подвижности на уровне средних танков. Благодаря гидросервоприводам управлять танком 701 было легче чем другими советскими тяжёлыми и даже средними танками. Отмечалась быстрота и лёгкость переключения передач, а также небольшие усилия на рычагах.
Сохранились кадры с ИС-4М на ходу, для 60-тонной машины танк двигается весьма неплохо:
Существенными недостатками трансмиссии «Объекта 701» была сложность конструкции, высокая стоимость изготовления, громоздкость и большая масса (1200 кг, с приводами управления – 2745 кг). Многочисленные недоработки и дефекты трансмиссии сопровождали ИС-4 вплоть до окончания серийного производства.
Ходовая на пределе
В ходовой части «Объекта 701» использовались традиционные отработанные решения. Чтобы сохранить приемлемую проходимость при возросшем удельном давлении на грунт, конструкторы увеличили число опорных катков до семи на борт, а также спроектировали гусеницы шириной 720 мм (для сравнения, ширина гусеницы ИС-2 составляла 650 мм). Стальные опорные катки не имели ни внешней, ни внутренней амортизации, следствием чего стала повышенная нагрузка на подшипники. Качение таких катков по гусеницам сопровождалось сильными шумами и вибрацией. Не были предусмотрены и амортизаторы крайних узлов подвески. Для гашения ударов на первой, третьей, пятой и седьмой паре узлов подвески устанавливались ограничители хода балансиров. Ходовая часть не имела достаточного ресурса для дальнейшего увеличения массы танка, и впоследствии на более тяжёлых серийных ИС-4 это сказалось самым пагубным образом.
Источники:
