Результат интеллектуальной деятельности: ВОДОИЗМЕЩАЮЩИЙ КОРПУС ГУСЕНИЧНОЙ АМФИБИЙНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к области амфибийных гусеничных машин и предназначено для создания амфибии с увеличенным запасом плавучести в водной среде.

Как следует из анализа уровня техники, задача повышения запаса плавучести решается преимущественно за счет использования дополнительных емкостей, крепящихся к корпусу амфибии.

Известна высоко универсализированная ходовая часть современных транспортных средств по патенту РФ №2123432 (публ. 20.12.1998), где ходовая часть транспортного средства снабжена герметичными защитными фартуками, закрывающими каждую гусеничную цепь спереди, сзади, сверху и с боков, таким образом, что при движении транспортного средства в воде часть траков, расположенных в нижней части гусеничной цепи, движется в воде, а остальные траки движутся в воздухе внутри герметичного фартука, причем указанный фартук имеет возможность выполнения функции понтона для увеличения устойчивости транспортного средства при движении в воде.

Известна амфибийная машина по патенту РФ №2171749 (F41H 7/00, публ. 10.08.2001), где снаружи машины установлены кожухи, соединенные с ее корпусом с возможностью образования открытых снизу полостей. Кожухи выполнены в виде съемных каркасов, закрепленных на корпусе, и съемных листов, прикрепляемых к каркасу и выполненных, например, из малоуглеродистой стали. Верхние листы при этом могут быть использованы для выполнения функций надгусеничных полок, передние и задние листы - функций передних и задних подкрылков, а боковые листы при ведении боевых действий на суше могут быть использованы в качестве бортовых экранов для защиты машины от кумулятивных средств поражения.

Известно транспортное средство с надувными элементами плавучести по международной заявке WO 2008037354 (публ. 2007.09.12). При использовании средства на суше надувные элементы плавучести сложены и хранятся в закрытых отсеках на внешней поверхности корпуса транспортного средства. При нахождении транспорта на воде крышки отсеков открываются, а плавучие элементы наполняются воздухом, преимущественно из систем двигателя. Если необходимо, воздух отсасывается из плавучих элементов, элементы складываются и закрываются крышками отсеков.

Наиболее близким, по мнению заявителя, аналогом является амфибийная машина по патенту РФ №2406619 (B60F 3/00, публ. 27.04.2010), где увеличение общего водоизмещения машины и статического запаса ее плавучести, а также возможность коррекции дифферента и крена машины в процессе ее эксплуатации на водных участках местности достигается за счет использования дополнительного регулируемого водоизмещающего объема, расположенного под днищем машины. Водоизмещающая емкость может быть выполнена в виде объемного шарнирного параллелограмма. Нижняя часть емкости, составляющая второе днище, выполнена из металла. Боковые части емкости могут быть выполнены, например, из брезента или другого прочного водонепроницаемого материала. Аналогичные водоизмещающие емкости могут быть размещены в кормовой и носовой частях корпуса машины. При движении на суше емкость прижата к днищу корпуса с помощью силовых цилиндров. При движении по воде емкость опускают вниз, меняя уровень ватерлиния. Тем самым становится возможным поддерживать статический запас плавучести на допустимом уровне в процессе эксплуатации машины, не увеличивая размеры основного корпуса. Изменения параметров остойчивости обусловлены в основном перемещением центра величины вниз к днищу и увеличением расстояния между центром тяжести машины и ее центра величины, а также формой поперечного сечения корпуса выше и ниже плоскости действующей ватерлинии.

Недостатками известных решений является то, что все они предусматривают установку дополнительных водоизмещающих объемов. Кроме того, крепление подвески в известных решениях осуществляется через элементы конструкции, крепящиеся к борту, в этом случае сила реакции опоры, противодействующая разложенной на составляющие силе тяжести, воздействует на несущий кузов с моментом силы, равным произведению силы на плечо. Наличие этого момента требует усиления жесткости борта и элементов конструкции, крепящих подвеску к кузову.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является увеличение остойчивости амфибийного транспортного средства и уменьшение его осадки при движении по воде, что увеличивает предельную грузоподъемность амфибии при движении в водной среде и повышает безопасность такого движения, при оптимизации использования внутреннего объема корпуса и обеспечении возможности установки облегченной подвески амфибийного гусеничного транспортного средства.

Заявленный технический результат достигается тем, что водоизмещающий корпус гусеничной амфибийной машины симметрично расширен в область внутригусеничного пространства, при этом расширение корпуса достигается формированием полостей с несущим каркасом из жестких профильных элементов, обшитых водонепроницаемой не подверженной коррозии оболочкой, с возможностью переноса точек крепления облегченной подвески на каркас распространенных полостей, при условии, что увеличение массы корпуса амфибии при расширении его во внутригусеничное пространство компенсируется уменьшением массы конструкции подвески.

Возможный выигрыш в водоизмещении при расширении корпуса амфибийного транспортного средства во внутригусеничное пространство может быть иллюстрирован следующим расчетом.

Усредненные весовые и габаритные характеристики амфибийного транспортного средства составляют, см. фиг.2:

При этом размеры расширенной во внутригусеничное пространство части корпуса могут составлять:

При условии, что увеличение массы корпуса амфибии при расширении во внутригусеничное пространство компенсируется облегчением конструкции подвески, примерная величина водоизмещения корпуса амфибии на уровне высоты гусеницы равна:

- для варианта без расширения корпуса V≅LB(h_г-K)

3500×1100×(900-300)=2310000000=2,31 куб.м

- для варианта с расширением корпуса во внутригусеничное пространство V_p=V+2(l_ph_p b_p)

2310000000+(3000·300·450)·2=310000000+81000000=3120000000=3,12 куб м.

Таким образом, расширение корпуса амфибии во внутригусеничное пространство может дать преимущество в водоизмещении:

На корпус амфибии без расширения во внутригусеничное пространство, погруженный в воду на уровень высоты гусеницы, действует выталкивающая сила F=2310 кг, что меньше массы амфибийного транспортного средства. При расширении корпуса в область внутригусеничного пространства, при тех же условиях, на амфибию действует выталкивающая сила Fp=3120 кг, что на 600 кг больше массы амфибии.

При этом заявленная конструкция кузова позволяет за счет использования жесткости распространенных полостей кузова использовать облегченную подвеску более простой и легкой конструкции.

Конструкция водоизмещающего корпуса и схема приложения сил поясняется графическими материалами, где на фиг.1а и 1б показана схема приложения сил в отношении известных и заявленного решения, где 1 - корпус амфибийного транспортного средства, 2 - гусеница, 3 - крепление подвески. При креплении подвески к борту корпуса через элементы крепления сила реакции опоры, противодействующая разложенной на составляющие силе тяжести, воздействует на несущий кузов с моментом силы, равным произведению силы на плечо h, как показано на фиг.1а. Наличие этого момента требует усиления жесткости борта и элементов конструкции, крепящих подвеску к кузову. При распространении несущего кузова внутрь гусеничного пространства сила реакции опоры имеет точку приложения непосредственно к несущему кузову, когда плечо h равно нулю (см. фиг.1б).

На фиг.2 показана область расширения корпуса амфибийной машины в область внутригусеничного пространства, вид сбоку и вид сзади, где 4 - расширенная часть объема корпуса, 5 - колесная тележка.

Расширение полезного объема кузова обеспечивает возможность оптимального размещения элементов систем обеспечения работы транспортного средства. Например, вынесение топливных баков системы питания движителя, радиаторов системы охлаждения движителя и т.д. в область внутригусенечного пространства.

Остойчивость транспортного средства при движении по воде и по твердому грунту повышается при понижении центра тяжести за счет разнесения водоизмещающих полостей кузова. Увеличение водоизмещающих объемов в нижней части транспортного средства уменьшает его осадку при движении по воде, что, в свою очередь, уменьшает силу торможения и увеличивает скорость движения амфибийного транспортного средства по сравнению с конструкциями кузовов прототипов при прочих равных условиях. Уменьшение осадки также благоприятно сказывается на способности выхода из воды амфибийного гусеничного транспортного средства, а в зимнее время из воды на лед.

Распространенные полости корпуса могут быть выполнены с несущим каркасом из жестких профильных элементов, обшитым водонепроницаемой не подверженной коррозии оболочкой, например алюминиевым листом. Колесные тележки могут крепиться к кузову с помощью рычагов более простой конструкции. Предусмотрено расширение корпуса во внутригусеничное пространство на ширину гусеничной ленты, но без выхода за габаритные размеры транспортного средства, примерно на 45 см с каждой стороны.

Расширение водоизмещающего корпуса амфибийной машины в область внутригусеничного пространства позволяет увеличить водоизмещающий объем амфибийного гусеничного транспортного средства без использования внешних дополнительных объемов. При этом заявленная конструкция кузова позволяет за счет использования жесткости распространенных полостей кузова снизить вес и упростить конструкцию подвески.