Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ ДВИЖИТЕЛЯ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ И УСТРОЙСТВО ДВИЖИТЕЛЯ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ

Изобретения относятся к области гусеничных движителей, предназначенных для перемещения военной техники и вооружения в условиях бездорожья на грунтовой и заболоченной местности.

1. Известен способ повышения проходимости гусеничного движителя для транспортирования, например, ракетного вооружения на заболоченной местности - болотохода типа БТ 361 А «Тюмень» [1] весом 43,6 т и грузоподъемностью на болотах I категории 25 т, заключающийся в том, что ракетное вооружение устанавливают на одной продольной горизонтальной грузовой платформе, платформу размещают на двух передней и задней парах продольных гусеничных движителей, которые устанавливают друг за другом с возможностью свободного относительного поворота в паре в вертикальной плоскости и с помощью силовых цилиндров принудительного поворота передней пары движителей в горизонтальной плоскости под грузовой платформой на шарнирных опорах, шарнирные опоры связывают грузовую платформу с центром рамы в каждой паре гусеничных движителей, каждую резинометаллическую гусеничную ленту изготавливают шириной B=185 см и длиной опорной поверхности l≈400 см, пары гусеничных лент друг за другом устанавливают на расстоянии δ>B по внутренним краям опорных поверхностей, а гусеничные ленты в каждой паре - на расстоянии друг от друга b>B, и они работают как плоский штамп на заболоченном основании каждая самостоятельно, при этом опорные катки гусеничных лент устанавливают осями в одной горизонтальной плоскости, оси крайних приводных катков и оси крайних внутренних направляющих катков в парах гусеничных лент устанавливают выше осей опорных катков, а направляющие и опорные катки выполняют пневматическими.

При опорной площади каждой гусеничной ленты F=l·B=400·185≈7400 см² допускаемое давление для одноразового прохождения низинной торфяной заболоченной залежи по С.С. Корчунову [2] равно

для многоразового прохождения местности

для одноразового прохождения верховой торфяной заболоченной залежи допускаемое давление равно

для многоразового прохождения местности

что меньше действующего давления под гусеницей

.

Таким образом, верховые заторфованные болота являются непроходимыми для болотохода «Тюмень».

Наиболее близким к предлагаемому является способ повышения проходимости гусеничного движителя для транспортирования, например, ракетного вооружения на заболоченной местности - болотохода типа СВГ701 «Ямал» совместной разработки СКВ «Газстроймашина» (Россия) и «Формоуст» (Канада) [3] весом 105 т в загруженном состоянии (полезная нагрузка Р=70 т), заключающийся в том, что ракетное вооружение устанавливают на одной продольной горизонтальной грузовой платформе, платформу размещают на двух передней и задней парах продольных гусеничных движителей, которые устанавливают друг от друга с возможностью относительного свободного поворота пар движителей в вертикальной плоскости и с помощью силовых цилиндров принудительного поворота передней пары движителей горизонтальной плоскости под грузовой платформой на шарнирных опорах, шарнирные опоры связывают грузовую платформу с центром рамы в каждой паре гусеничных движителей, каждую резинометаллическую гусеничную ленту устанавливают шириной B=185 см и длиной опорной поверхности l=400 см, пары гусеничных лент друг за другом устанавливают на расстоянии δ>B по внутренним краям опорных поверхностей с целью возможного относительного поворота пар гусеничных лент в горизонтальной плоскости, а гусеничные ленты в каждой паре - на расстоянии друг от друга b=B и каждая пара гусеничных лент работает на опорном основании как один штамп площадью F₁=3B·l, при этом опорные катки гусеничных лент устанавливают осями в одной горизонтальной плоскости, в составленных парах гусеничных движителей оси крайних приводных катков и оси внутренних направляющих катков устанавливают выше осей опорных катков, а направляющие и опорные катки выполняют в виде пневматических шин.

При опорной площади каждой пары гусеничных лент, работающих как один штамп на заболоченном основании площадью F₁=3·185·400≈222000 см², допускаемое давление на заболоченное низинное торфяное основание по С.С. Корчунову [2] равно

на верховое торфяное основание

для одноразового прохождения местности,

для многоразового прохождения низинной торфяной залежи допускаемое давление

и верховой торфяной залежи

при действующем давлении под каждой парой загруженного болотохода что превышает допустимые пределы давлений для верховой торфяной залежи, а полезную нагрузку на грузовую платформу следует снизить почти вдвое до .

Технический результат по предлагаемому способу повышения проходимости движителя военной техники - гусеничного движителя тяжелого ракетного вооружения, заключающемуся в том, что ракетное вооружение устанавливают на одной продольной горизонтальной грузовой платформе, платформу размещают на двух передней и задней парах продольных гусеничных движителей, пары движителей устанавливают друг от друга с возможностью поворота в вертикальной плоскости и с помощью силовых цилиндров принудительного поворота вокруг центра симметрии опорной поверхности передней пары движителей в горизонтальной плоскости под грузовой платформой на шарнирных опорах, шарнирные опоры связывают грузовую платформу с рамой каждой пары гусеничных движителей, гусеничные движители в парах устанавливают на расстоянии друг от друга b=B, где B - ширина гусеничной ленты движителя с длиной опорной поверхности l, гусеничные ленты толщиной δ изготавливают резинометаллическими и они охватывают в каждом движителе направляющие и опорные пневматические колеса, а также приводные катки, оси которых устанавливают выше осей опорных колес перед осями опорных колес передней пары движителей и за осями опорных колес задней пары движителей, достигается тем, что поворот передней и задней пары движителей в вертикальной плоскости производят одновременно на одинаковую величину угла ψ вниз от горизонтали, проходящей через горизонтальные поперечные оси в носовой части рамы передней пары движителей и в тыльной части рамы задней пары движителей, угол поворота движителей в вертикальной плоскости принудительно синхронно выставляют на величину ψ=φ, где - для прохождения слабого грунтового основания и φ_Т=φ_стр, с_Т=с_стр - для прохождения торфяных оснований при действии давлений на грунт и - на торф с образованием опорных поверхностей движителей с основаниями общей полусферической контактной поверхности диаметром , где - длина проекции общей опорной контактной поверхности передней и задней гусеничных лент на горизонталь, Δ≤B - максимальное расстояние между проекциями опорных контактных поверхностей передней и задней гусеничных лент в движении и при повороте, переднюю пару движителей в движении на заболоченной местности поворачивают на поворотном круге в горизонтальной плоскости на угол α вокруг центра симметрии опорной поверхности в развернутом на угол ψ в вертикальной плоскости состоянии, для чего раму передней пары движителей изготавливают составной из двух подвижных относительно друг друга внутренней и наружной составных частей, внутреннюю часть рамы принудительно поворачивают в горизонтальной плоскости на поворотном круге на угол α по вертикальной оси симметрии опорной поверхности передней пары движителей относительно грузовой платформы, наружную часть рамы с гусеничными движителями по краям поворачивают относительно горизонтальной внутренней части рамы на угол ψ на горизонтальной поперечной оси, связывающей наружную и внутреннюю подвижные части рамы у ее переднего края, а гусеничным резинометаллическим лентам в каждой паре движителей придают общую для пары выпуклую опорную поверхность в поперечном и продольном сечениях диаметром D_сф путем установки по радиусу R=D_сф/2-δ.

Пример 1. Две пары сочлененных движителей ракетного вооружения, установленного на общей грузовой платформе, характеризуются: 1) шириной гусеничных лент B=185 см и расстоянием между гусеничными лентами в парах b=B=185 см; 2) углом полуконтакта выпуклых гусеничных лент со слабым грунтовым основанием ψ=φ, где для речного ила

3) диаметром полусферического следа гусеничного хода на речном иле при общей длине контакта сочлененных передней и задней пар гусеничных движителей l=1250 см; 4) площадью контакта двух гусеничных движителей, следующих друг за другом с каждого борта грузовой платформы, равной ; 5) весом вездехода без вооружения Р₀=35000 кг.

Допускаемое давление вездехода на слабый грунт, находящийся на поверхности полупространства в состоянии растяжения за краями гусеничной ленты, равно

тогда вес вездехода с ракетным вооружением может быть равен

, а вес ракетного вооружения

.

Осадка центра поперечной полуцилиндрической опорной поверхности сочлененного вездехода на речных илах (µ=0,3; Е=1,5 МПа) равна

Пример 2. Две пары сочлененных гусеничных движителей ракетного вооружения, установленного на общей грузовой платформе, характеризуются: 1) параметрами гусеничной ленты B=185 см, расстоянием b=B=185 см; 2) углом контакта выпуклых гусеничных лент с торфяным основанием ψ=φ_Т=φ_стр.Т=27°, удельным сцеплением с=с_стр.Т=0,01 МПа; 3) диаметром полусферического следа гусеничного хода на торфяной залежи при общей длине контакта сочлененных передней и задней пар гусеничных движителей l=1250 см; 4) площадью контакта гусеничных лент при их общем периметре П=2·(l+3B)=2·(1250+3·185)=3610 см; 5) весом вездехода без вооружения Р₀=35000 кг.

Допускаемое давление вездехода на торфяном основании на поверхности полупространства в состоянии растяжения за краями гусеничной ленты равно

тогда вес вездехода с ракетным вооружением может быть равен ,

а вес ракетного вооружения

По теории «Механики торфяной залежи» временная несущая способность верховой торфяной залежи равна величине

для одноразового прохождения сочлененного гусеничного движителя, тогда вес вездехода с ракетным вооружением может быть равен а вес ракетного вооружения

Осадка центра поперечной полуцилиндрической опорной поверхности сочлененного вездехода на торфяной залежи (µ=0,3; E=1,0 МПа) равна

2. Известно устройство сочлененного гусеничного движителя для транспортирования, например, ракетного вооружения на заболоченной местности - болотохода БТ361А «Тюмень», весом 43,6 т и грузоподъемностью на болотах I категории 25 т, состоящее из ракетного вооружения, установленного на одной продольной грузовой платформе, размещенной на двух передней и задней парах продольных гусеничных движителей, расположенных друг за другом с возможностью свободного относительного поворота в паре в вертикальной плоскости, их силовых цилиндров поворота передней пары движителей в горизонтальной плоскости под грузовой платформой, шарнирных опор, связывающих грузовую платформу с центром рамы в каждой паре гусеничных движителей, резинометаллических гусеничных лент шириной B=185 см и длиной опорной поверхности l=400 см, установленных друг за другом в парах на расстоянии δ>B по внутренним краям опорных поверхностей, а в каждой паре - на расстоянии друг от друга b>B, при этом опорные катки гусеничных лент установлены осями в одной горизонтальной плоскости, оси крайних приводных катков и оси крайних внутренних направляющих катков в парах гусеничных лент установлены выше осей опорных катков, а направляющие и опорные катки выполнены пневматическими [1].

Установка пар движителей друг за другом на расстоянии δ>B и движителей в паре на значительном расстоянии b>B, приводит к возможности развития линий сдвигов под концами опорной поверхности гусеничных лент с выходом на дневную поверхность, в результате каждая гусеничная лента болотохода «Тюмень» работает отдельно друг от друга на грунтовом и торфяном основании, что резко снижает общую опорную поверхности и проходимость движителя. Плоская опорная поверхность гусеничных лент в продольном и особенно в поперечном сечениях вызывает развитие пиков контактных напряжений под нагрузкой в грунтовом и торфяном основаниях, способствующих резкому развитию линий сдвигов из под краев опорной поверхности гусеничных лент и потери устойчивости основания.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство сочлененного движителя, например, для транспортирования ракетного вооружения на заболоченной местности - болотохода типа СВГ701 «Ямал» весом 105 т в загруженном состоянии с полезной нагрузкой Р=70 т, состоящее из ракетного вооружения, установленного на одной продольной горизонтальной платформе, размещенной на двух передней и задней парах продольных гусеничных движителей, расположенных на поворотных рамах друг за другом с возможностью свободного относительного поворота в паре на горизонтальной оси относительно грузовой платформы в вертикальной плоскости, из силовых цилиндров поворота передней пары движителей на вертикальной оси симметрии поворотной рамы в горизонтальной плоскости под грузовой платформой, шарнирных опор, связывающих грузовую платформу с центром рамы в каждой паре гусеничных движителей, резинометаллических гусеничных лент шириной B=185 см и длиной опорной поверхности l=400 см, установленных друг за другом в парах на расстоянии δ>B по внутренним краям опорных поверхностей, а в каждой паре - на расстоянии друг от друга b=B, при этом опорные катки гусеничных лент установлены осями в одной горизонтальной плоскости, оси крайних приводных катков и оси крайних внутренних направляющих катков в парах гусеничных лент установлены выше осей опорных катков, а направляющие и опорные катки выполнены пневматическими [3].

Установка пар движителей друг за другом на значительном расстоянии δ>B приводит к работе каждой пары движителей на грунтовом или торфяном основании отдельно друг от друга в виде двух отдельных плоских штампов площадью F₁=3B·l, которая оказывается недостаточной для снижения давления на основание под тяжелым ракетным вооружением.

Технический результат по предлагаемому устройству движителя военной техники - сочлененного гусеничного движителя тяжелого ракетного вооружения, состоящему из ракетного вооружения, установленного на одной продольной горизонтальной грузовой платформе, размещенной на двух передней и задней парах продольных гусеничных движителей, расположенных на поворотных рамах друг за другом с возможностью поворота в паре на горизонтальной поперечной оси относительно грузовой платформы в вертикальной плоскости, из силовых цилиндров поворота передней пары движителей на вертикальной оси симметрии поворотной рамы в горизонтальной плоскости под грузовой платформой, из шарнирных опор, связывающих грузовую платформу с рамой каждой пары гусеничных движителей, резинометаллических гусеничных лент шириной B и длиной опорной поверхности l, установленных друг за другом в парах на расстоянии δ по внутренним краям опорных поверхностей, а в каждой паре - на расстоянии друг от друга b=B, из опорных, крайних внутренних направляющих пневмокатков и крайних приводных катков в парах гусеничных лент, из крайних осей приводных катков, установленных выше осей опорных пневмокатков, достигается тем, что горизонтальные оси поворотных рам передней и задней пары гусеничных движителей в вертикальной плоскости расположены по краям поворотных рам около приводных катков движителей, при этом противоположные края поворотных рам посредством силовых цилиндров шарнирно связаны с грузовой платформой на задней паре продольных гусеничных движителей и с горизонтальной рамой управления направлением движения на вертикальном поворотном круге на передней паре продольных гусеничных движителей, опорные направляющие пневмокатки передних и задних гусеничных движителей выполнены одного диаметра и установлены при выдвижении обеих поворотных рам относительно горизонтали в вертикальной плоскости на расчетный одинаковый фиксированный угол ψ на диаметре , где - длина проекции общей опорной контактной поверхности передней и задней гусеничных лент на горизонталь, Δ≤B - максимальное расстояние между проекциями опорных контактных поверхностей передней и задней гусеничных лент в движении и при повороте, фиксированный угол поворота рам в вертикальной плоскости на слабом грунтовом основании составляет величину ψ=φ_T=φ, где для нарушенной структуры грунта , на торфяной залежи φ=φ_Т.стр и с=с_стр.Т, а в поперечном сечении опорная поверхность гусеничных лент в парах выполнена на одном общем диаметре D.

Выпуклая опорная поверхность, составленная всеми гусеничными лентами движителей, увеличивает площадь контакта боле чем на 50% по сравнению с плоской опорной поверхностью разнесенных по длине передних и задних гусеничных движителей вездехода «Ямал». Под опорной поверхностью движителей, выполненной по расчетному радиусу выпуклости, контактное давление имеет равномерный характер, а основание под гусеничным ходом характеризуется повышенной устойчивостью.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 - общий вид сочлененного гусеничного движителя ракетного вооружения при движении по заболоченной местности, на фиг.2 - вид сочлененного гусеничного движителя сверху, на фиг.3 - вид А фиг.1 с разрезом передней пары гусеничных движителей.

Устройство сочлененного гусеничного движителя тяжелого ракетного вооружения 1 (фиг.1) состоит из продольной горизонтальной грузовой платформы 2, размещенной на двух передней 3 и задней 4 парах продольных резинометаллических гусеничных движителей 5, 6, 7 и 8, расположенных на двух поворотных рамах 9, 10 друг за другом с возможностью поворота в паре на горизонтальных осях 11, 12 относительно грузовой платформы 2 в вертикальной плоскости, из силовых цилиндров разворота (не показаны) передней пары движителей 5, 6 на вертикальной оси 13 симметрии разворотной рамы 14 в горизонтальной плоскости (фиг.2) под грузовой платформой 2, из шарнирных опор 15 и 16, соответственно связывающих грузовую платформу 2 с разворотной рамой 14 (фиг.3) через поворотный круг 17 и с поворотной рамой 10 через горизонтальную ось 12, из силовых цилиндров 18 и 19 принудительного поворота в вертикальной плоскости соответственно передней и задней пары 3, 4 движителей на грунтовом основании на заданный угол от горизонтали при на торфяном основании - ψ=φ=φ_Т.стр, при с=с_Т.стр. с образованием опорной поверхности обеих пар движителей с основаниями общей полусферической контактной поверхности диаметром , где - длина проекции общей опорной контактной поверхности передней и задней гусеничных лент на горизонталь, Δ≤B - максимальное расстояние между проекциями опорных контактных поверхностей передней и задней гусеничных лент в движении и при повороте. Горизонтальные оси 11, 12 поворотных рам 9 и 10 в вертикальной плоскости расположены по краям поворотных рам около приводных катков 20, 21 пар движителей 3, 4, при этом опорные 22 и направляющие 23 пневмокатки передних и задних гусеничных движителей выполнены одного диаметра, а оси приводных катков 20, 21 располагают выше осей направляющих и опорных пневмокатков 22, 23, а наружная поверхность резинометаллических гусеничных лент 24 в поперечном сечении передней и задней пар движителей установлена по общему диаметру D.

Устройство сочлененного гусеничного движителя тяжелого ракетного вооружения 1 (фиг.1) работает следующим образом. Перед съездом с твердого грунтового основания на слабое грунтовое или заторфованное основание из горизонтального положения пары 3 и 4 гусеничных движителей с помощью силовых цилиндров 18 и 19 переводятся в наклонное положение на угол ψ (фиг.3) путем поворота рамы 9 и 10 относительно поперечных горизонтальных осей 11 и 12 соответственно. Угол ψ рассчитывается по зависимости для слабого грунтового и торфяного основания

, ,

где φ=φ_Т.стр, с=с_Т.стр. При повороте и фиксации расчетного угла ψ поворота гусеничных движителей 3 и 4 в вертикальной плоскости образуется общая опорная полусферическая поверхность со слабым основанием диаметром в продольном и поперечном сечениях , где - длина проекции общей опорной контактной поверхности передней и задней гусеничных лент на горизонталь, Δ≤B - максимальное расстояние между проекциями опорных контактных поверхностей передней и задней гусеничных лент в движении и при повороте (фиг.2). Привод пар 3 и 4 гусеничных движителей осуществляют от двигателя (силовой установки) через систему шарнирно связанных карданных валов на ведущие катки 20, 21 с зубчатыми звездочками, входящими в зацепление с резинометаллическими лентами 5, 6, 7, 8 гусеничных движителей 3, 4. При повороте на слабом грунтовом или торфяном основании грузовой платформы 1 переднюю пару 3 движителей на поворотном круге 15 с помощью силовых цилиндров (не показаны) поворачивают на заданный угол ω вокруг центральной вертикальной оси 13 вместе с горизонтальной рамой 14 и повернутой относительно нее на угол ψ по вертикали сочлененной на оси 11 рамой 9. При выезде на твердое грунтовое основание поворотные рамы 9, 10 приводят в исходное горизонтальное положение, а ракетное вооружение приводят в исходное стартовое положение.

Предлагаемые способ и устройство повышения проходимости гусеничных движителей тяжелого ракетного вооружения впервые обеспечивают большую опорную поверхность всех пар движителей под грузовой платформой, достаточную для обеспечения несущей способности и устойчивости слабых грунтовых и торфяных оснований даже верхового типа в процессе их преодоления. Полусферическая опорная поверхность всех движителей обеспечивает равномерность контактных напряжений с преодолеваемым основанием без пиков контактных напряжений под краями гусеничных лент.

Источники информации

1. Проспект «Болотоход «Тюмень» БТ361А», СКВ «Газстроймашина», РИО Упрполиграфиздата Мособлисполкома, изд. №393, зак. 699 от 29.09.87.

2. Справочник по торфу / Под. ред. А.В. Лазарева и С.С. Корчунова. - М.: Недра, 1982. - 700 с.

3. Ж-л «Техника молодежи», №7, 1988, с.16-17 («Ямал ждет «Ямал»).