Компоновка шасси ЗИС-42М. На виде сверху левая гусеница условно не показана

Тем не менее, многочисленные недостатки тягача и нелестные отзывы о нем, часто приходившие с фронта, требовали от коллектива завода новых его усовершенствований. Еще летом 1943 года конструкторской бригадой во главе с Б.М.Фиттерманом была предпринята попытка создать полугусеничный автомобиль-тягач на основных агрегатах ЗИС-5В, но с достаточно надежным и хорошо отработанным металлическим гусеничным движителем от самоходной артустановки СУ-76М (СУ-15). Построенный в августе 1943 года новый полугусеничный автомобиль ЗИС-АТ-З имел сзади движитель, состоящий из четырех обрезиненных опорных катков на борт с индивидуальной торсионной подвеской на продольных балансирах и трех поддерживающих роликов, работавших в металлической гусенице шириной 300 мм.

Эти комплектующие были получены с танкового производства. Ведущие 15-зубовые звездочки устанавливались непосредственно на ступицы колес заднего моста ЗИС-5В, жестко закрепленного на раме в передней части движителя и приводимого от коробки передач коротким карданным валом. В таком гусеничном движителе и в его приводе отсутствовали откровенно слабые места, свойственные ЗИС-42. Поэтому военные отнеслись к АТ-3 с большим интересом в надежде наконец-то получить надежный и быстроходный полугусеничный тягач. Тем более, что создатели АТ-3 учли требования артиллеристов и снабдили новую машину мощным передним бампером, надежным и удобным задним буксирным усройством, ящиками для боекомплекта в кузове, светомаскировочными фарами. Была заметно снижена погрузочная высота кузова (1204 мм против 1469 мм у ЗИС-42М).

Для улучшения маневренности ввели долгожданное торможение бортов при поворотах управляемых колес на угол свыше 6°, что уменьшило радиус поворота до 8,48 м (без подтормаживания бортов — 9,07 м). На траки каждой гусеницы могло надеваться до шести противобуксовочных шпор. Грузоподъемность машины возросла до 3000 кг (плюс два человека в кабине). Правда, и собственная масса ее увеличилась до 5508 кг — в основном за счет введения металлического гусеничного движителя. Тягач АТ-3 мог буксировать артсистему массой до 2750 кг (122-мм гаубица М-30 с передком) и развивать на шоссе скорость до 37 км/ч, имея в ряде случаев меньшие, по сравнению с ЗИС-42, потери на самопередвижение (в основном за счет катков большего диаметра), несмотря на наличие в траках шарниров с сухим трением. Для этого же заметно (на 389 мм) расширили колею передних колес и максимально сблизили ее с колеей заднего гусеничного движителя (1843 мм), что также сокращало потери при движении по сильно деформированным грунтам (болото, густая грязь, плотный снег). К сожалению, двигатель оставался практически тем же — ЗИС-5М, доведенным индивидуальной регулировкой до 80 л.с. По-прежнему был мал и силовой диапазон в трансмиссии — те же 6,59. Крайне низкая удельная мощность (даже по сравнению с ЗИС-42М она упала на 7,7%) не могла не сказываться отрицательно на динамических показателях и приемистости АТ-3 — они были недопустимо низкими. Например, средняя скорость по шоссе с артсистемой М-30 составляла всего 26,9 км/ч (у ЗИС-42М — 26 км/ч), по грунту — 9,1 м/ч (у ЗИС-42М — 8,43 км/ч), а по бездорожью, при частых пробуксовываниях гусениц — всего 3,64 км/ч (у ЗИС-42М —10,1 км/ч).

Полугусеничный тягач ЗИС-АТ-З со 122-мм гаубицей М-30 на буксире. Подольское шоссе, октябрь 1943 года

Тягач ЗИС-АТ-З с гаубицей М-30 преодолевает обледенелый подъем. Декабрь 1943 года

Вопреки ожиданиям проходимость также была невысокой, нередко уступавшей ЗИС-42М — стальные траки без развитых грунтозацепов часто буксовали, особенно на обледенелых дорогах. Из- за этого предельный преодолеваемый подъем с артсистемой М-30 не превышал 16° (у ЗИС-42М еще хуже — не более 14°50'). Клиренсы на АТ-3, особенно под передними и задними осями, заметно возросли (соответственно на 67 и 100 мм), но это мало сказывалось на повышении проходимости. Предельное преодолеваемое вертикальное препятствие едва доходило до 0,23 м — гусеницы и в этом случае буксовали. И как следствие — максимальная тяга, столь нужная артиллерийскому тягачу, резко упала — до 2805 кгс на асфальте (у ЗИС-42М — 4380 кгс на песчано-гравийном грунте). Правда, на испытаниях (АТ-3 их проходил вместе с ЗИС-42М) механических поломок почти не было (в основном по перегруженной главной передаче и по передней оси), а в ходовой части не наблюдалось совсем. Тем не менее, по совокупности полученных результатов военные сделали вывод, что АТ-3 "...не может быть рекомендован для использования в Красной Армии". Но конструкторы ЗИСа, возглавляемые Б.М.Фиттерманом, считали, что использование танкового движителя все-таки перспективно.

Поэтому в начале 1944 года на базе АТ-3 был построен макетный образец 12-местного бронетранспортера Б-3, правда, с теми же недостатками. Ранее, в декабре 1942 — сентябре 1943 года проводились работы над тяжелыми двухмоторными полугусеничными арттягачами с элементами движителя танка Т-70М — АТ-8 (для артсистем массой до 9 т) и АТ-14 (для артсистем массой до 14 т), которые также не дали ожидаемых результатов, хотя механические поломки и выходы из строя практически прекратились. Уже к концу 1944-го стало ясно, что никакого полугусеничного тягача на автомобильных агрегатах, способного заменить и превзойти ЗИС-42М, к тому же пригодного к массовому производству, до конца войны создано не будет. Как бы по инерции, но в основном под влиянием положительного немецкого и американского опыта созданием полугусеничных машин у нас продолжали заниматься (и даже вести научные исследования) и после войны, например, в 1948—1951 годах были построены опытные ЗИС-153, в конце 1949 года — ГАЗ-41. Но и эти работы, к тому же не самые важные в тот период, постепенно сходили на нет — было очевидно, что время полугусеничных машин с их типично паллиативными конструкторскими решениями безвозвратно ушло.

Существовали и другие обстоятельства — с выходом Красной Армии на государственную границу СССР значительно расширилась сеть дорог с твердым покрытием. И в этих условиях наиболее эффективными тягачами для артсистем с массой до 3,6 т становились высокоподвижные колесные полноприводные автомобили 6x6, особенно популярные в войсках "студебекеры", уже имевшиеся в артиллерийских частях в достаточных количествах. Таким образом, тихоходные и ненадежные ЗИС-42 становились фактически ненужными. Правда, и они появились с пушками на буксире в мае 1945 года на усыпанных битым камнем улицах Берлина. Интересно, что производство ЗИС-42 сохранялось и в 1945 году (1102 единицы) и даже в мирном 1946-м (69 единиц), причем несколько машин получили силовые агрегаты ЗИС-120 (90 л.с.). Однако в армии, достаточно насыщенной вполне работоспособными артиллерийскими тягачами разных типов и классов, как гусеничными, так и колесными, после войны им места уже не осталось. Но Наркомат обороны, учитывая заслуги завода в деле моторизации Красной Армии, по-прежнему соглашался их выкупать, причем по хорошей цене (себестоимость ЗИС-42М в 1945 году составляла 29 726 руб.).

После войны предполагалось использование этих машин в некоторых артиллерийских частях второго эшелона, в частности в зенитных, запасных, учебных, а также в народном хозяйстве — на Крайнем Севере, в геологоразведке, на крупных стройках и др. В ряде частей ПВО, вооруженных 85-мм зенитными пушками, автомобили ЗИС-42 применялись в качестве тягачей по 1951 год.

Большой радости личному составу они не доставляли — уже достаточно изношенные машины едва возили сами себя, радиаторы кипели, гусеницы все время спадали и рвались. Управлять ими могли только старшины-сверхсрочники, прошедшие войну. Несколько дольше задержались ЗИС-42 в ряде военизированных пожарных частей.