Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОЦЕЛЕВОЕ ГУСЕНИЧНОЕ ШАССИ

Изобретение относится к транспортной технике, а более конкретно - к шасси, у которого моторно-трансмиссионное отделение (МТО) расположено за отделением управления движением.

Известно шасси объекта бронетехники - самоходная артиллерийская установка 2С19 (Г.Л.Холявский, «Энциклопедия бронетехники гусеничных боевых машин 1919-2000 гг., «Харвест», 2001 г., стр.199-204), выполненная с гусеничным движителем, корпусом, в передней части которого на продольной оси шасси находится отделение управления движением, в корме в изолированном отсеке расположено моторно-трансмиссионное отделение. В средней части по длине корпуса шасси находится боевое отделение. Мощность маршевого двигателя 840 л.с. Продольная ось двигателя перпендикулярна продольной оси шасси. Трансмиссия механическая. Переключение бортовых коробок скоростей каждого гусеничного движителя выполняется с помощью рычажной системы. Первичная заправка топливной системы составляет 1260 л и обеспечивает запас хода 500 км.

Недостатками данной конструкции являются:

- большая мощность двигателя и, как следствие, большой объем первичной заправки топливной системы;

- значительное время на предпусковой разогрев двигателя при низких температурах окружающего воздуха;

- заднее расположение моторно-трансмиссионного отделения обусловило длинные механические связи управления бортовыми коробками передач.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является многоцелевое гусеничное шасси тягача МТ - Л различных модификаций гражданской и оборонной продукции (В.Ф.Платонов, «Гусеничные транспортеры-тягачи», «Машиностроение», 1978 г., стр.139-200 и Г.Л.Холявский, «Энциклопедия бронетехники гусеничных боевых машин 1919-2000 гг.», «Харвест», 2001 г., стр.352-354), содержащее корпус, гусеничные движители, ходовую подвеску с 6-ю опорными катками, отделение управления движением, моторно-трансмиссионное отделение, расположенное в герметизированном отсеке. МТО включает двигатель внутреннего сгорания жидкостного охлаждения мощностью 240 л.с. и механическую трансмиссию, управляемую рычажной системой с места механика-водителя. На балансирах первого и последнего опорных катков установлены телескопические гидроамортизаторы. Сама подвеска выполнена индивидуальной торсионной на каждый опорный каток. Масса снаряженного тягача составляет 8500±2,5% кг. Масса перевозимого груза без прицепа 4250 кг. Число посадочных мест в кабине на 8 человек. Колея - 2500 мм, клиренс - 395 мм. Длина контакта гусеничного обвода с грунтом составляет 3700 мм. Отношение длины контакта гусеницы с грунтом к ширине колеи составляют 1,48.

Недостатками данной конструкции являются:

- малая весовая нагруженность на перевозку груза;

- малая мощность маршевого двигателя;

- большая длина моторно-трансмиссионного отделения;

- малая броневая защита корпусной части шасси;

- отсутствие навесного оборудования;

- малая величина клиренса;

- отсутствие поддерживающих роликов для верхней ветви гусеничного обвода;

- значительное время на предпусковой разогрев двигателя при низких температурах окружающего воздуха;

- рычажное управление движением.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание многоцелевого гусеничного шасси с электромеханической трансмиссией, позволяющей уменьшить в два раза мощность первичного двигателя внутреннего сгорания и уменьшить объем разовой заправки топлива, сохраняя установленный запас хода, а также значительно сократить время на подготовку к движению в условиях эксплуатации при низких температурах окружающего воздуха.

Решение данной задачи достигается тем, что в моторно-трансмиссионном отделении многоцелевого гусеничного шасси первичный двигатель внутреннего сгорания установлен перпендикулярно продольной оси шасси, при этом один конец его быстроходного вала кинематически связан с вентилятором системы охлаждения, радиаторы которой расположены на продолжении продольной оси двигателя, а другой конец кинематически связан с соответствующими сторонними бортовыми передачами для каждого гусеничного движителя так, что передача на каждый из них вращательного момента выполнена двумя потоками, из которых один, как основной, электрический, составленный из тягового генератора и тягового электродвигателя, при этом входной вал генератора соединен через механизм переключения и входной редуктор, к которому, в свою очередь, может избирательно подключаться с дистанционностью управления из отделения управления механиком-водителем, накопитель механической энергии, например, инерционный маховичный аккумулятор, а второй - дополнительный, передающий механическую энергию, составленный из этого накопителя, центрального дифференциального сумматора вращательных моментов, к которому может избирательно подключаться быстроходный вал двигателя внутреннего сгорания, затем раздаточной коробки и далее на соответствующие сторонние бортовые дифференциальные сумматоры вращательных моментов, к которым подведен основной поток от тягового электродвигателя, при этом управление по подключению дополнительного потока на усиление вращательного момента каждого ведущего колеса гусеничного движителя дистанционно и избирательно по времени. Целью центрального дифференциального сумматора является замена электрической энергии на механическую в случае возникновения аварийной ситуации. Датчики, контролирующие работу силовой электрической цепи, при возникновении неполадок автоматически переключают подачу только механической энергии к бортовым редукторам гусеничных движителей.

В основном режиме работы трансмиссия является электромеханической, при этом вращательный момент, передаваемый на бортовой редуктор от тягового электродвигателя, может быть усилен за счет подвода дополнительной энергии от накопителя. В аварийном режиме при выходе из строя силовых электрических цепей тягового генератора или тягового электродвигателя трансмиссия является механической, при этом обе энергии (от накопителя и двигателя внутреннего сгорания) автоматически передаются на бортовые редукторы, сохраняя движение шасси. В нестандартном режиме работы при очень низких температурах до -50°С трансмиссия является электромеханической, при этом накопитель временно переводится на работу тягового генератора, а двигатель внутреннего сгорания жидкостью охлаждения выполняет предпусковой режим разогрева, сохраняя движение шасси.

На фиг.1 изображен общий вид многоцелевого гусеничного шасси, вид слева.

На фиг.2 изображено моторно-трансмиссионное отделение, вид сверху.

Шасси содержит корпус 1, отделение управления движением 2, моторно-трансмиссионное отделение 3 и гусеничный движитель 4. В герметизированном моторно-трансмиссионном отделении расположен двигатель внутреннего сгорания жидкостного охлаждения 5 мощностью 400 л.с. и обслуживающие его системы 6, являющиеся унифицированными узлами отечественной автомобильной промышленности, например шасси КАМАЗ-6560. Продольная ось двигателя 5 расположена перпендикулярно продольной оси шасси, один конец быстроходного вала (не показан) соединен с вентилятором 7 системой охлаждения (не показано), радиаторы 8 которой установлены на продолжении продольной оси самого двигателя 5. Другой конец быстроходного вала (не показан) кинематически соединен с входным редуктором 9 и далее с тяговым генератором постоянного тока 10 мощностью 200 кВт, частотой вращения 1650 об/мин и напряжением 500 В. К входному редуктору 9 со стороны двигателя 5 установлен механизм переключения 11, к которому возможно подключение накопителя механической энергии, например маховик 12. Отдаваемая мощность накопителя равнозначна ³/₄ мощности ДВС. Кинематическая цепь от накопителя 12 до тягового генератора 10 образована для передачи механической энергии, вместо энергии от двигателя 5. В эту цепь от накопителя 12 до механизма переключения 11 установлен понижающий редуктор 13 с регулятором числа оборотов 14, необходимых для работы тягового генератора 10 по выработке электрической энергии. На входном редукторе 9 установлен второй механизм переключения 15, позволяющий избирательно отключать двигатель 5 от тягового генератора 10. Полученная от генератора 10 электрическая энергия передается двум тяговым электродвигателям 16, кинематически связанным через бортовые редукторы 17 с ведущими колесами 18 гусеничного движителя 4. Номинальная мощность каждого тягового электродвигателя 160 кВт при напряжении 415 в и числом оборотов 1430 в минуту. Для усиления вращательного момента в кинематическую цепь от каждого тягового электродвигателя 16 до бортового редуктора 17 дополнительно установлен дифференциальный сумматор вращательных движений 19 для подачи механической энергии от накопителя 12. Механическая энергия может быть усилена за счет установки на этой кинематической цепи центрального дифференциального сумматора моментов 20 и раздаточной коробки 21. В результате в центральном сумматоре происходит сложение двух механических потоков: один, идущий от накопителя 12, понижающий редуктор 13 с регулятором числа оборотов 14, минуя механизмы переключения 11, а второй, идущий от ДВС 5 через второй механизм переключения 15. В топливную систему (не показано) ДВС 5 установлены топливные баки 22. При этом один бак расположен в МТО 3, а остальные в грузовом отсеке 23, примыкающем к МТО.

Управление движением шасси выполняется из отделения управления 2 дистанционно за счет установки штурвального устройства 24 и электроаппаратуры 25, контакты переключения которой кинематически связаны с вращением этого штурвального устройства. Питание электроаппаратуры для дистанционного управления осуществляется от бортовой электросети (не показано) с помощью аккумуляторных батарей 26.

Электромеханическая трансмиссия многоцелевого гусеничного шасси может работать в четырех режимах:

1. Основной режим - электрическая энергия, выработанная тяговым генератором постоянного тока 10, передается тяговым электродвигателям с бортовых редукторов 17 на ведущие колеса 18 гусеничных движителей 4.

2. Избирательно усиленный режим (при движении шасси в снаряженном положении по сильно пересеченной местности) - к основному режиму добавляется механическая энергия накопителя 12 через понижающий редуктор 13 с регулятором числа оборотов 14, далее от механизма переключения 11 через центральный дифференциальный механизм суммирования моментов 20, раздаточную коробку 21 на соответствующие дифференциальные сумматоры 19. В результате суммирования двух потоков вращательных моментов усиленная энергия передается на бортовые редукторы 17, ведущие колеса 18 гусеничных движителей 4 при движении шасси в снаряженном состоянии по сильно пересеченной местности без изменения установленного режима работы ДВС 5.

3. Дублирующий режим (при аварийной ситуации, сложившейся в результате выхода из строя силовых электрических цепей тягового генератора 10 или тяговых электродвигателей 16) - энергии от двигателя 5 и накопителя 12 подаются одна через понижающий редуктор 13 с регулятором числа оборотов 14, далее от механизма переключения 11 на центральный дифференциальный сумматор вращательных моментов 20. Полученная от суммирования механическая энергия через раздаточную коробку 21 на сумматоры 19 передается на бортовые редукторы 17, ведущие колеса 18 гусеничных движителей 4, сохраняя начатое движение шасси.

4. Нестандартный режим (при крайне низких температурах до -50°С температуры окружающего воздуха, а также при экстренном покидании места парковки в зимний период) - механическая энергия от накопителя 12 через понижающий редуктор 13 с регулятором числа оборотов 14 механизма временно передается через механизм переключения 11 на работу тягового генератора 10 с передачей на тяговые электродвигатели 16, далее через сумматоры на бортовые редукторы 17 и ведущие колеса 18 гусеничного движителя 4 (в это время происходит предпусковой подогрев двигателя 5), что резко сокращает время на начало выполнения движения.