Для танка Т-60 конструктор А.В. Богачев создал принципиально новый более прочный цельносварной корпус со значительно меньшим забронированным объемом и низким силуэтом — высотой всего 1360 мм, с большими углами наклона лобовых и кормовых листов, выполненных из катаной гомогенной брони 2П- Меньшие размеры корпуса позволили довести толщину всех лобовых листов до 15 — 20 мм, а потом и до 20 — 35 мм, бортовых — до 15 мм (впоследствии—до 25 мм), кормовых —до 13 мм (потом местами до 25 мм). Углы наклона броневых листов к вертикали составляли: для верхнего лобового — 70°, нижнего лобового — 30°, переднего листа рубки водителя — 25°, бортов башни — 25,5°, верхнего кормового — 69°, нижнего кормового — 32,5°.
Водитель располагался посередине в выступающей вперед рубке с откидывающимся в небоевой обстановке лобовым щитком и верхним входным люком толщиной 10 мм (позже — 13 мм), открытию которого при поднятой стрелковой установке уже в меньшей степени мешало курсовое положение башни. Смотровой прибор водителя — быстросменный зеркальный стеклоблок «триплекс» толщиной 36 мм находился в лобовом щитке (первоначально и по бокам рубки) за узкой щелью, прикрываемой бронезаслонкой.
В днище толщиной 6 — 10 мм размещался десантный люк. Для наружного доступа к двигателю и агрегатам трансмиссии имелись съемные передняя броневая крышка в наклонном лобовом листе, верхний боковой надмоторный лист с регулируемым воздухопритоком и задний кормовой с выходными жалюзи, одновременно закрывавший два бензобака емкостью 320 л, расположенные в изолированном бронеперегородкой отсеке. Для их заправки служили два круглых лючка. Съемным был и подбашенный лист толщиной 10 (13) мм.
Новая башня высотой всего 375 мм, спроектированная Ю.П. Юдовичем, более технологичная, чем на Т-40, имела конусообразную восьмигранную форму. Она сваривалась из трапециевидных плоских бронелистов толщиной 25 мм, расположенных под большими углами наклона, что заметно повышало ее стойкость при обстреле. Толщина передних скуловых бронелистов и маски вооружения достигла впоследствии 35 мм. В крыше толщиной 10—13 мм имелся большой люк командира с круглой крышкой. В боковых гранях башни справа и слева от стрелка выполнялись узкие щели, оборудованные двумя смотровыми приборами типа «триплекс».
Башня была смещена к левому борту на 285 мм от оси корпуса. Механизмы наведения стрелковой установки — шестеренчатый горизонтальный и винтовой вертикальный (+27°...—7°), разработанные еще для Т-40, изменений не потребовали. Следует отметить, что некоторые бронекорпусные заводы, ранее связанные с котлостроением, сохранили для Т-60 производство круглых башен конической формы, аналогичных башне Т-40.
На втором опытном образце Т-60 вместо ДШК установили скорострельную 20-мм пушку ШВАК-танковая с длиной ствола 82,4 калибра, созданную в рекордно короткий срок в ОКБ-15 совместно с ОКБ-16 на основе крыльевого и турельного вариантов авиапушки ШВАК-20. В ее конструкции использовалась схема вооружения, разработанная в ОКБ-16 для 37-мм авиапушки НС-37, а ствол был заимствован от мотор-пушки МП-20.
Легкий танк Т-60.
Технический контроль изготовленных танков на заводе № 38. Киров, 1942 год.
Доработка пушки, в том числе и по результатам фронтового применения, продолжалась параллельно с развитием ее производства. Поэтому официально ее приняли на вооружение только 1 декабря, а 1 января 1942 года она получила обозначение ТНШ-1 (танковая Нудельмана — Шпитального) или ТНШ-20, как ее стали называть позже. Разрабатывался и вариант THLU-2 с большей мощностью выстрела, но его не довели до производства.
Для удобства наведения пушка размещалась в башне со значительным смещением от ее оси вправо, что заставило вводить поправки в показания телескопического прицела ТМФП-1. Табличная дальность прямого выстрела достигала 2500 м, прицельная — 7000 м, темп стрельбы—до 750 выстр/мин, масса секундного залпа бронебойными снарядами — 1,208 кг. При определенных навыках можно было вести и одиночную стрельбу. Пушка имела ленточное питание емкостью 754 снаряда (13 коробок). Выброс стреляных гильз из башни наружу осуществлялся через трубку газоотвода под бронировку ствола, а звеньев лент — по направляющей на днище танка, при этом они рассыпались и практически не могли заклинить системы управления. В состав боекомплекта входили осколочно-трассирующие и осколочно-зажигательные снаряды со взрывателем мгновенного действия и бронебойно-зажигательные снаряды с карбидовольфрамовым сердечником и высокой начальной скоростью V0=815 м/с, что позволяло эффективно поражать легко- и среднебронированные цели, а также пулеметные точки, противотанковые пушки и живую силу врага. Введение впоследствии подкалиберного бронебойно-зажигательного снаряда повысило бронепробиваемость до 35 мм. Как следствие, Т-60 мог бороться на малых дистанциях с немецкими средними танками Pz.HI и Pz.IV ранних вариантов при стрельбе в борт, а на дистанциях до 1000 м — с бронетранспортерами и легкими САУ.