После освоения массового производства ЗИС-152, решив неотложные задачи по его конструкторской и технологической доводке, с 1953 года взялись за более радикальные усовершенствования, фактически — за коренную модернизацию. В апреле 1952 года ведущим конструктором по "объекту 140" был назначен Н.И.Орлов.
В ноябре 1953 года после формальной ликвидации спецбюро ЗИС по вооружению (существовало с 1943 года) он стал начальником особого "Бюро внешних заказов", призванного вести все перспективные работы по БТР и их модификациям, а также конструкторское сопровождение серийного производства. Для повышения статуса данного бюро одновременно Н.И.Орлов получил должность заместителя главного конструктора завода по спецпроизводству.
Модернизацию БТР-152 начали с ходовой части. Причины: недостаточная проходимость по слабым грунтам и тяжелому бездорожью, отсутствие у шин пулестойкости, невысокая прочность мостов и низкая долговечность подвески, особенно задней. Этой работе чрезвычайно содействовали освоение в 1952 году производства и опыт эксплуатации в инженерных частях плавающих трехосных автомобилей ЗИС-485, оборудованных деформируемыми тонкостенными шинами большого диаметра и поперечного сечения (11,00—18") с регулируемым внутренним давлением и большим объемом воздуха в них. Собственно, без таких шин со сниженным до 0,5 кгс/см² давлением ЗИС-485 и не мог бы столь успешно преодолевать топкий прибрежный грунт при выходе из воды. Как потом определили испытатели, причем впервые в нашей стране, эти шины, по сравнению с обычными, давали разительное повышение проходимости именно по бездорожью — болоту, глубокому снегу, сыпучему песку, густой грязи. Свободная сила тяги на крюке также резко возрастала (на снегу —в 2,4 раза). Повышалась и плавность хода по неровным дорогам и выбоинам, соответственно — и среднетехническая скорость движения. В то время проходимость ЗИС-485 была лучшей среди всех отечественных автомобилей, в большинстве случаев вплотную приближаясь к гусеничным машинам.
Тем не менее, создалась парадоксальная ситуация — на одном заводе одновременно производились созданные родственными КБ три образца трехосных автомобилей приблизительно одного весового класса, выполненные по единой компоновочной схеме, с общими силовым агрегатом и трансмиссией, но с принципиально разной конструкцией колесных движителей и поставляемые разным заказчикам. И хотя мотострелковым войскам тоже требовались машины со сверхвысокой проходимостью и подвижностью, они упорно не хотели со своим ЗИС-151 подтянуться к лидирующему с большим отрывом по этим параметрам ЗИС-485, поступавшему в инженерные войска. Зато "танкисты" не только не возражали воспользоваться положительным опытом "485", но и, как заказчики, всячески содействовали этому. Заводские энтузиасты начали подобные проработки еще осенью 1952 года, взяв для установки на модернизированный ЗИС-152 мосты и централизованную систему регулирования давления воздуха в шинах с внешним подводом от ЗИС-485, но с новыми восьмислойными шинами И-111 увеличенного размера (12,00—18"), к тому времени созданными в НИИШПе по плану совершенствования колесных движителей плавающих машин.
Н. И. Орлов, ведущий конструктор по "объекту 140" в 1952 —1963 гг.
Бронетранспортер БТР-152В с централизованной системой регулирования давления воздуха в шинах с внешним подводом.
В середине 1953 года был построен первый опытный бронетранспортер с "подкачкой" — ЗИС-152В ("объект 140В"). Для сохранения тягового баланса передаточное число главных передач пришлось увеличить до 7,6 (пары шестерен — от ГАЗ-63). К сожалению, при эксплуатации это приводило к перегрузке и выкрашиванию ("питтингу") ведущей пятизубой конической шестерни, так как реализуемый момент на полуосях значительно возрос. Подвод воздуха к шинам по шлангам через наружные шарнирные головки, еще как- то терпимый на "485", которому обычно не приходилось передвигаться по лесистой местности, становился острой проблемой на БТР — головки часто срывались сучьями. Кроме того, их подшипники и уплотнения в грязи быстро выходили из строя. Тем не менее, повышение проходимости было феноменальным и с недостатками конструкции подкачки приходилось мириться. Новая машина преодолевала такое бездорожье, которое до сих пор было доступно только гусеничным транспортерам, да и то не всем.