Для усиления огневой мощи Т-40 тульское ОКБ-15, руководимое Б.Г. Шпитальным, в инициативном порядке предложило в июле 1941 года установить на нем свой скорострельный 7,62-мм пулемет ШКАС (или два спаренных), не имевший, однако, кроме высокого темпа стрельбы при малой массе секундного залпа (0,288 кг/с) и ничтожной дульной энергии каких-либо преимуществ перед штатной установкой. Эта работа была отменена распоряжением наркомата вооружения как явно неэффективная.

В том же июле 1941 года Наркомат вооружения дал задание на установку в башне танка Т-40 более мощной серийной 23-мм авиапушки БТ-23 конструкции Я.Г. Таубина и М.Н. Бабурина, доработанной в ОКБ-16 А.Э. Нудельманом. К сожалению, испытания ее путем отстрела 4 августа дали отрицательный результат.

Работы по вооружению танка Т-40 автоматической малокалиберной пушкой начались еще в довоенное время. Еще в декабре 1939 года ОКБ № 16 под руководством Таубина получило задание на разработку для танка Т-40 23-мм автоматической пушки с обойменным питанием. Проект такого орудия, получивший индекс ПТ-23ТБ (пушка танковая 23-мм системы Таубина-Бабурина), утвержденный в апреле 1940 года, был вскоре реализован ОКБ-16 «в металле» на основании конструкции легкой 23-мм пехотной противотанково-зенитной пушки. В декабре 1940 года для проведения полигонных испытаний выделили опытный танк, в башне которого стоял единственный доведенный до рабочего состояния опытный образец орудия. В конической башне вместо спаренной установки пулеметов ДШК и ДТ была размещена спаренная установка 23-мм автоматической пушки ПТ-23 ТБ и 7,62-мм пулемета ДТ. Пушка была разработана на базе авиационной автоматической пушки МП-6 в ОКБ-16 (г. Москва). Для установки пушки в танк ее конструкция была доработана А.Э. Нудельманом. Углы наводки спаренной установки по вертикали составляли от -5° до +27°. Для прицельной стрельбы использовался телескопический прицел ТМФП-1 и простой механический прицел. Дальность стрельбы прямой наводкой составляла 2800 м, максимальная – 9000 м.

Схема установки в башнях танков Т-30 и Т-60 20-мм танковой версии авиационной артсистемы ШВАК – пушки ТНШ.

Установка вооружения (разрез по пушке ТНШ): 1 – пушка ТНШ, 2 – заслонка вентиляционного отверстия башни, 3 – стопор походного крепления маски, 4 – рукоятка поворотного механизма, 5 – коробка с патронной лентой, 6 – кронштейн коробки.

В боекомплект танка входили 154 выстрела к пушке и 2016 патронов к пулемету ДТ (32 диска). Начальная скорость бронебойного снаряда составляла 830 м/с. Сам танк тоже был необычен. За счет уменьшения длины и ширины корпуса машины, несмотря на установку более мощного вооружения и усиления броневой защиты (до 13 мм), боевая масса танка снизилась до 5,32 т. Показатели подвижности и плавучести машины остались на уровне аналогичных показателей серийного танка Т-40. Но во исполнение предписания по НКВ от 25 января 1941 года пушку с танка демонтировали и передали на завод № 5, где шли работы по перевооружению бронеаэросаней для НКВД. Вскоре руководитель работ КБ Таубин был отстранен от работ и арестован, а все перспективные работы над орудием ПТ-23ТБ приостановлены. Сам танк прошел полигонные испытания, но на вооружение РККА не принимался и серийно не производился.

Как уже говорилось, с началом войны возникла острая необходимость вооружения легких танков малокалиберной пушкой, так как это решение позволяло их использовать не только для борьбы с пехотой, но и в качестве мобильных противотанковых средств. Уже 5 июля вышло указание НКВ для ОКБ № 15 об установке авиационной пушки ШВАК в башню легкого танка Т-40.

Фотографии плавающего танка Т-40 с 23-мм пушкой ПТ-23ТБ. Вид спереди и на правый борт.

Однако только в начале августа эта задача была в первом приближении разрешена, но не Шпитальным, а Нудельманом (заменившим в ОКБ-16 Таубина). 4 августа 1941 года был проведен отстрел 20-мм и 23-мм пушек из установки, разработанной ОКБ-16, который дал в целом положительные результаты, но сами орудия имели массу отказов. Для окончания работ, согласно приказа Наркома Вооружений, танковую башню с 20-мм артсистемой передали в ОКБ-15, где занимались уже чисто артиллерийской частью и доводили ее до окончательного вида. В основу конструкции 20-мм танковой пушки была положена авиационная (крыльевая) ШВАК, в которой ствол заимствовался от мотор-пушки, тяга перезаряжания – от турельной, а спусковой механизм и затыльник сделаны заново.

Несмотря на то, что теоретически 20-мм пушка, получившая 1 января 1942 года индекс ТНШ-1 или ТНШ-20 (танковая Нудельмана- Шпитального) была близка по ТТХ к немецкой пушке KwK38, практическая мощность ее выстрела оказалась слабой, что определялось применением в пушке ТНШ/ШВАК гильзы с пороховым зарядом от 12,7-мм пулемета. Бронепробиваемость орудия, даже с учетом применения сердечника из карбида вольфрама, была довольно высокой, но заброневое действие снаряда оставляло желать лучшего. Чаще всего обстрелянный очередью из ТНШ немецкий танк, бронеавтомобиль или бронетранспортер, уходили из боя неповрежденными, если осколки сердечника не задевали баков или механика-водителя. Малым было и разрывное действие снаряда.

Схема монтажа реактивной установки БМ-8-24 на базе легкого танка Т-40С.

Характеристики артсистемы ТНШ были следующими: калибр – 20 мм, длина ствола – 82,4 калибра, начальная скорость бронебойного снаряда – 817 м/с, масса бронебойного снаряда – 96 грамм, углы вертикального наведения варьировались в пределах от -5° до +27°, табличная дальность стрельбы – 2500 м, предельная дальность стрельбы – 6800 м, вес качающейся части – 68 кг, практическая скорострельность – 200 выстрелов в минуту. Бронебойным снарядом с сердечником из карбида вольфрама при начальной скорости 817 м/с артсистема с 50 м пробивала 25 мм броню, а со 100 метров – 18 мм броню.

При стрельбе использовался телескопический прицел ТМФП-1. Для наводки спаренной установки использовались механизмы наводки, заимствованные у танка Т-40 – шестеренчатый механизм поворота башни (справа от установки) и винтовой подземный механизм (слева от установки).

Конструкция механизмов спусков пушки и спаренного пулемета была аналогична конструкции механизмов спусков пулеметов ДШК и ДТ, устанавливающихся на танке Т-40.

Производство 20-мм артсистем типа ТНШ началось во второй половине августа 1941 года, но орудия (в танках Т-30 и Т-60) работало из рук вон плохо и потому до зимы его производство шло крайне неритмично. Лишь 5 декабря 1941 года доведенная артсистема была принята на вооружение.