В Челябинске новому танку присвоили местный заводской индекс «объект 740», а плавающему бронетранспортеру — «объект 750». Узлы для стендовой отработки в Ленинграде разрабатывались и изготавливались на Кировском заводе, и им был присвоен индекс «объект 270».
Ходовой макет «объекта 270».
Танк ПТ-76 обр. 1952 г. Обращают на себя внимание гладкие штампованные опорные катки и фара ФГ-10 в паре с сигналом на верхнем лобовом листе корпуса.
Ведущими инженерами по машине «объект 740» назначили Л.С. Троянова и Н.Ф. Шашмурина, а ведущими инженерами по машине «объект 270» являлись Г.Н. Москвин и А.Н. Стеркин.
Согласно уточненным ТТД, боевая масса плавающего танка должна была составлять 13–14 т с двигателем В-6, 76-мм пушкой, боекомплектом из 35–40 выстрелов и бронированием до 10 мм. Максимальная скорость движения по суше — 40 км/ч, на плаву — до 10 км/ч.
Чтобы выбрать правильное направление в работе, рассматривались четыре основных варианта реализации движения на плаву: тоннельные гребные винты, откидные гребные винты на колонках, водометные движители и гусеничные водоходные движители. Конструктор Л.С. Троянов отстаивал идею с откидными винтами, и его поддержал Ж.Я. Котин, санкционировав работы в этом направлении. Однако конструктор Н.Ф. Шашмурин, отстаивавший водометные движители, обратился непосредственно к министру транспортного машиностроения В.А. Малышеву и сумел убедить его в своей правоте. В результате альтернативные работы прекратили и все усилия сосредоточили на создании танка и бронетранспортера с расположением в кормовой части корпуса двух водометных движителей.
Общие габариты и компоновка танка (ею занимался М.С. Пассов) определились исходя из заданной массы и требуемого водоизмещения, обеспечивавшего танку необходимую плавучесть. При этом выбор формы корпуса машины представлял собой серьезную проблему. В нем было необходимо увязать целый ряд технических противоречий. Так, для обеспечения плавучести машины корпус должен быть легким, но в то же время достаточно жестким для движения по суше — когда основные удары из-за неровностей почвы воспринимаются подвеской, и на плаву — когда давление воды и удары волн передаются непосредственно на плоские стенки и днище корпуса. Кроме того, у плавающих танков особые требования к прочности корпуса предъявляются при стрельбе на плаву, поскольку в этом случае усилие отдачи не смягчается подвеской танка, а воспринимается корпусом, лежащим, из-за несжимаемости воды, как бы на жестком основании. И, наконец, корпус в соответствии с ТТТ должен был обеспечить защиту от пуль и мелких осколков. Ко всему, его конфигурация не должна была создавать большого сопротивления при движении на плаву.
Проектированием корпуса занимались инженеры В.И. Таротько и П.С. Тарапатин. Прочность и жесткость сравнительно тонкостенного корпуса плавающего танка они обеспечили за счет рационального расположения ребер и косынок, усиливавших отдельные листы и места их соединений, а также при помощи специальных стоек — пиллерсов. По форме корпус напоминал плоскодонную баржу. Линия стыка нижнего и верхнего лобовых листов была поднята выше ватерлинии, что позволяло танку при движении на плаву не зарываться носом в воду. На передней кромке верхнего лобового листа установили волноотражательный щиток, который при движении по воде поднимался и препятствовал натеканию носовой подпорной волны на переднюю часть корпуса. Однако одновременно он ухудшал обзор механику-водителю, поэтому на машине предусматривалось использование специального перископа. При движении по суше щиток укладывался на верхний лист корпуса с помощью механического привода с места механика-водителя.
За отделением управления разместили башню с 76-мм пушкой ЛБ-76Т (позже переименована в Д-56Т) и спаренным с ней пулеметом СГТ. Установкой вооружения занимался конструктор К.Н. Ильин. Экипаж танка состоял из трех человек, причем двое — командир машины и наводчик — располагались в башне. Сокращение экипажа до трех человек значительно увеличило нагрузку на командира, совмещавшего свои обязанности с функциями заряжающего.
Довольно быстро определились общие черты силовой установки. В качестве двигателя выбрали новый 6-цилиндровый дизель В-6 мощностью 240 л.с. Еще в 1940 году для легкого танка Т-50 на базе двигателя В-2 был создан 6-цилиндровый дизель В-4. Он и явился предшественником и прототипом В-6, который представлял собой половину 12-цилиндрового двигателя В-54. На нем применили эжекционную систему охлаждения, хорошо зарекомендовавшую себя на тяжелом танке Т-10. Как потом выяснилось на испытаниях, такая система, в связи с отсутствием вентилятора, оказалась особенно пригодной для плавающей машины, так как не требовалось никаких дополнительных устройств для защиты надрадиаторных жалюзи от попадания воды. Последнее обстоятельство могло быть опасно для вращающегося вентилятора, лопасти которого при этом ломались. В эжекторе же, где нет ни одной подвижной части, попадание в воздушный тракт даже крупной порции воды было не опасно: частично она испарялась в радиаторе, а остальная выбрасывалась отработавшими газами.
Танк К-90 (вид на левый борт).
Для исключения попадания воды в цилиндры двигателя было разработано специальное устройство, приводимое в действие от масляной системы. При остановке двигателя и соответственно падении давления масла с помощью специальных пружин на каждом из шести выхлопных патрубков закрывались предохранительные клапаны и открывались сливные, через которые просочившаяся в патрубки вода сливалась внутрь корпуса танка. При запуске двигателя, как только он начинал набирать обороты, давление масла повышалось — и предохранительные клапаны открывались. При движении по суше устройство отключалось. Для откачки воды, попадавшей в корпус машины, на днище установили водооткачивающие помпы.
В отличие от двигателя, с трансмиссией не все было так гладко. Еще в самом начале проектирования «объекта 740» Н.Ф. Шашмурин разработал трансмиссию с учетом установки специальной коробки передач, предусматривавшей необходимое совмещение систем движения на суше и на плаву. Однако А.С. Ермолаев с подачи Ж.Я. Котина предложил использовать в трансмиссии серийную пятискоростную коробку передач от танка Т-34, уже выпускавшуюся на СТЗ. Это решение, мотивировавшееся упрощением подготовки производства, никак нельзя признать удачным. Рядом с коробкой пришлось устанавливать редуктор отбора мощности на привод водометных движителей, и в итоге весь агрегат оказался на 300 кг тяжелее и значительно сложнее, чем предложенный Н.Ф. Шашмуриным. Здесь уместно отметить, что много лет спустя, когда производство БТР-50 по советской лицензии началось в ЧССР, там была применена другая коробка передач, более технологичная и легкая.
Кроме трансмиссии весьма проблемной являлась ходовая часть. Это наглядно продемонстрировали испытания сормовского образца плавающего танка. При выходе из воды, особенно на топком берегу, часто происходил сброс гусеницы. Анализируя причины этого явления, конструкторы Г. А. Серегин, Б.А. Красников и Л.З. Шенкер, занимавшиеся разработкой ходовой части плавающего танка, установили, что на плаву при провисании нижней ветви гусеницы небольшие по высоте гребни траков выходят из опорных катков и при малейшем боковом усилии в момент контакта с грунтом гусеница сдвигается с колеи и сбрасывается с катков. Чтобы это исключить, надо было существенно увеличить высоту направляющих гребней, но при использовании двухскатных опорных катков она ограничивалась разницей между наружным диаметром опорного катка и диаметром его втулки.
Танк К-90 с поднятым волноотражательным щитком.
Танк К-90 (вид сзади). Водоходные рули в сложенном положении.
Ленинградские конструкторы предложили другое решение — опорные катки большого диаметра выполнялись односкатными, а траки гусеницы двухгребневыми, охватывавшими каток с двух сторон. С наружной стороны катка ограничения на высоту гребня отпали вообще, а с внутренней она лимитировалась только головкой балансира, имевшей значительно меньший диаметр, чем втулка катка. При использовании катков большого диаметра отпала необходимость в поддерживающих катках. В результате ходовая часть стала надежнее, а сбросы гусениц практически исчезли.
В феврале 1950 года на ЧКЗ был изготовлен опытный образец машины и начались заводские испытания по программе, согласованной с заказчиком. Испытания дали много интересного, даже неожиданного, и, конечно, потребовали доработки конструкции, сведшейся в основном к усилению нижней части корпуса, улучшению герметичности узлов ходовой части и внесению ряда других незначительных изменений. 15 мая 1950 года еще два опытных образца предъявили на государственные испытания, которые успешно прошли в июле — августе 1950 года в районе г. Полоцка. По результатам госиспытаний «объект 740» после устранения выявленных недостатков был рекомендован для принятия на вооружение Советской Армии. Постановлением Совмина СССР от 23 ноября 1950 года освоение серийного производства с изготовлением к маю 1951 года установочной партии из 10 танков для проведения войсковых испытаний было возложено на СТЗ.