Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМОПЛИЦА НА ГУСЕНИЧНОЙ ЛЕНТЕ АМФИБИЙНОГО ОПОРНО-ДВИЖИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к транспортным средствам, способным передвигаться как по суше, так и по воде, а именно к плавающим вездеходам на воздухоопорных гусеницах, которые могут быть использованы круглогодично в условиях морского побережья, замерзающего шельфа, прибрежных вод и внутренних водных бассейнов.

Известно устройство пневмоплицы на гусеничной ленте по патенту Российской Федерации на полезную модель №117360, реализованное в Амфибийном опорно-движительном устройстве (PCT / RU 2011/000450 от 23.06.2011 г.), которое содержит корпус с боковыми ограждениями, выполненный с объемной разделительной платформой; пары барабанов переднего и/или заднего привода соответственно в его передней и задней частях, на которые с зазором относительно внешних горизонтальных сторон объемной разделительной платформы заведена эластичная опорная замкнутая лента с пневмоплицами на внешней поверхности поперек ее, габаритная длина которых в рабочем положении не превышает расстояния между боковыми ограждениями; замкнутую полость в зазоре между нижней ветвью гусеничной ленты, нижней поверхностью объемной разделительной платформы и боковыми ограждениями, при этом эластичная опорная замкнутая лента своими боковыми кромками подвижно сопряжена с минимальным зазором с плоскими стенками боковых ограждений данной замкнутой полости, а пневмоплица содержит эластичную цилиндрическую вставку с фартуком, в котором имеются отверстия для крепления к гусеничной ленте, а также и эластичные торовые торцы, форма которых образована эластичной продольной центральной стяжкой внутри пневмоплицы, соединенной с ее торцами жесткими торцевыми конусами, и невозвратный клапан наполнения пневмоплицы. Причем продольный размер каждого из эластичных торовых торцов равен его радиусу R_тор, величина которого в два раза меньше радиуса эластичного сферического торца при деформировании.

Между нижней ветвью гусеничной ленты, платформой и боковыми ограждениями образована закрытая воздушная подушка, а в платформе расположены воздухонагнетатели и воздуховоды, соединенные с закрытой воздушной подушкой.

Конструктивные особенности пневмоплицы на гусеничной ленте по данному патенту Российской Федерации на полезную модель №117360 реализованы и нашли отражение в проработках патентообладателя - Российской Федерации, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации по Государственному контракту №10411.1007400.09.053 «Разработка технических предложений и формирование облика мореходных транспортных средств на воздухоопорных гусеницах для комплексного освоения побережья и замерзающего шельфа», 2009 г. Права патентообладателя на этот патент переданы ФГБОУ ВО «Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского».

Испытание макетного образца по патенту Российской Федерации на полезную модель №117360 показали, что известное решение (прототип) имеет недостатки.

Пневмоплица на гусеничной ленте содержит эластичную цилиндрическую вставку с фартуком, в котором имеются отверстия для крепления к гусеничной ленте, эластичные торовые торцы, форма которых удерживается эластичной продольной центральной стяжкой внутри пневмоплицы, соединенной с торцами жесткими торцевыми конусами. При опирании воздухоопорной гусеницы на грунт пневмоплица на внешней поверхности ее прижимается к грунту нижней ветвью гусеничной ленты, которая нагружена избыточным давлением воздуха в образованной закрытой воздушной подушке, создаваемой воздухонагнетателями, между платформой, нижней ветвью гусеничной ленты и боковыми ограждениями. Под действием этой нагрузки пневмоплица, зажатая между грунтом и нижней ветвью гусеничной ленты, деформируется, образовывая контактное пятно на грунте. Щадящие грунт свойства Амфибийного опорно-движительного устройства повышаются с увеличением площади контактного пятна на грунте, при этом мала доля площади контактного пятна, образующаяся от прижатия к грунту эластичных торовых торцов радиуса R_тор. Это снижает экологическую эффективность Амфибийного опорно-движительного устройства.

Кроме того, во время эксплуатации Амфибийного опорно-движительного устройства может произойти нарушение герметичности какой-либо пневмоплицы, например, при пробоине, проколе и т.п. Происходит снижение или полное исчезновение избыточного давления в ней, данная пневмоплица становится неработоспособной. Под действием центробежных сил, возникающих при прохождении пневмоплицы по переднему и заднему барабанам, данная аварийная пневмоплица сминается и удлиняется перпендикулярно поверхности барабана в 1,5 раза от первоначального размера (диаметра), при этом возможно истирание вершины плицы о капот, расположенной поверх пневмоплиц верхней ветви гусеницы, снижается надежность самого Амфибийного опорно-движительного устройства.

Работоспособная форма пневмоплицы достигается необходимым избыточным давлением воздуха, который нагнетается в нее из образованной закрытой воздушной подушки через невозвратный клапан поддержания давления в аварийной пневмоплице на пути прохождения пневмоплицы между барабаном и грунтом. При этом обеспечивается ее способность в работе воспринимать контактные нагрузки на грунте и плавучесть при погружении в воду. При нарушении герметичности пневмоплицы (пробоина, прокол и т.п.) снижается вплоть до полного исчезновения избыточное давление воздуха в ней, пневмоплица становится неспособной воспринимать контактные нагрузки на грунте, увеличивается нагрузка на соседние пневмоплицы, снижается плавучесть пневмоплицы при погружении в воду. Это снижает экологическую эффективность и работоспособность Амфибийного опорно-движительного устройства.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности и экологической эффективности эксплуатации Амфибийного опорно-движительного устройства при круглогодичном использовании в условиях побережья и замерзающих акваторий.

Решение указанной технической задачи достигается тем, что пневмоплица на гусеничной ленте Амфибийного опорно-движительного устройства, которое содержит корпус транспортного средства с боковыми ограждениями, выполненный с объемной разделительной платформой; пары барабанов переднего и/или заднего привода соответственно в его передней и задней частях, на которые заведена эластичная опорная замкнутая лента с пневмоплицами на внешней поверхности поперек ее, габаритные размеры которых в рабочем положении не превышают расстояния между боковыми ограждениями; при этом эластичная опорная замкнутая лента своими боковыми кромками подвижно сопряжена с минимальным зазором с плоскими стенками боковых ограждений; корпус содержит закрытую воздушную подушку, образованную в замкнутой полости между нижней ветвью гусеничной ленты, объемной разделительной платформой и боковыми ограждениями, платформа содержит воздухонагнетатели и воздуховоды, соединенные с данной замкнутой полостью, а сама пневмоплица содержит эластичную цилиндрическую вставку с эластичными торцами и с фартуком, в котором имеются отверстия для крепления к гусеничной ленте, и невозвратный клапан наполнения пневмоплицы, причем продольный размер каждого из эластичных торцов соответствует его величине при деформировании, ОТЛИЧАЕТСЯ тем, что в заявляемой эластичные торцы пневмоплицы имеют плоскую форму при отсутствии избыточного давления в пневмоплицах, длина контактного пятна пневмоплицы при деформировании равна длине цилиндрической вставки пневмоплицы, при которой величина потери максимально возможной площади контактного пятна пневмоплицы за счет выпучивания плоских торцов под действием давления воздуха в пневмоплице значительно меньше потери этой площади контактного пятна пневмоплицы за счет выпучивания торовых торцов.

Экологически оправдано такое выполнение пневмоплицы на гусеничной ленте Амфибийного опорно-движительного устройства, которое отличается тем, что эластичные плоские торцы каждой пневмоплицы стянуты между собой эластичной продольной центральной переборкой, стягивающей ее вершину и основание, длина которой не превышает длину цилиндрической вставки пневмоплицы, и в нагруженном состоянии выпуклости, образованные стянутыми таким образом эластичными плоскими торцами, составляют меньшую величину, чем выпуклости плоских торцов без их стягивания, и не выходят за габариты гусеничной ленты, увеличивая тем самым длину цилиндрической вставки и, соответственно, значительно уменьшая величину потери максимально возможной площади контактного пятна пневмоплицы.

Эксплуатационно оправдано такое выполнение пневмоплицы на гусеничной ленте Амфибийного опорно-движительного устройства, которое отличается тем, что эластичные плоские торцы, вершина и основание каждой пневмоплицы стянуты внутри между собой эластичной продольной переборкой, минимум одной, с образованием смежных герметичных отсеков внутри пневмоплицы, каждый из которых снабжен невозвратным клапаном наполнения.

Известно, “что щадящие грунт свойства Амфибийного опорно-движительного устройства повышаются с уменьшением величины потери максимально возможной площади контактного пятна, образующегося от прижатия к грунту эластичных торовых торцов радиуса R_тор, понижается экологическая эффективность Амфибийного опорно-движительного устройства.

В заявляемом устройстве эластичные торцы пневмоплицы имеют плоскую форму при отсутствии избыточного давления в пневмоплицах, длина контактного пятна пневмоплицы при деформировании равна длине цилиндрической вставки пневмоплицы, при которой величина потери максимально возможной площади контактного пятна пневмоплицы за счет выпучивания плоских торцов под действием давления воздуха в пневмоплице значительно меньше потери максимально возможной площади контактного пятна пневмоплицы за счет выпучивания торовых торцов.

Известно, что при эксплуатации известного Амфибийного опорно-движительного устройства под действием избыточного давления воздуха в пневмоплицах торовые торцы выпучиваются, габаритная длина пневмоплицы превышает длину цилиндрической вставки пневмоплицы и, соответственно, длину контактного пятна, понижается экологическая эффективность и надежность Амфибийного опорно-движительного устройства.

В заявляемом устройстве пневмоплицы на гусеничной ленте Амфибийного опорно-движительного устройства эластичные плоские торцы в частных случаях стянуты эластичными продольными переборками, длина которых не превышает длину цилиндрических вставок пневмоплиц, и в нагруженном состоянии выпуклости, образованные стянутыми эластичными плоскими торцами значительно меньше выпуклостей торцов без стягивания и не выходят за габариты гусеничной ленты. Экологически оправдано такое выполнение пневмоплицы. Такая стяжка эластичной продольной, например, центральной переборкой эластичных плоских торцов обеспечивает увеличение длины цилиндрической вставки и, соответственно, уменьшение практически в 1,8 раз, при испытаниях величины потери максимально возможной площади контактного пятна пневмоплицы, за счет выпучивания плоских торцов под действием давления воздуха в пневмоплице, относительно величины потери максимально возможной площади контактного пятна пневмоплицы за счет выпучивания торовых торцов, что повышает экологическую эффективность Амфибийного опорно-движительного устройства.

Известно, что работоспособная форма пневмоплицы достигается необходимым расчетным избыточным давлением воздуха в ней. При этом обеспечивается ее способность в работе воспринимать контактные нагрузки на грунте и плавучесть при погружении в воду. При допускаемом нарушении герметичности пневмоплицы (пробоина, прокол и т.п.) давление в пневмоплице снижается вплоть до полного исчезновения избыточного давления воздуха в ней, пневмоплица становится неспособной воспринимать контактные нагрузки на грунте, увеличивается нагрузка на соседние пневмоплицы, снижается плавучесть пневмоплицы при погружении в воду. Под действием центробежных сил, возникающих при прохождении пневмоплицы по переднему и заднему барабанам, данная аварийная пневмоплица сминается и удлиняется перпендикулярно поверхности барабана в 1,5 раза от первоначального размера, при этом допускается, что возможно истирание вершины пневмоплицы о капот, расположенный поверх пневмоплиц верхней ветви гусеницы. Это может снизить экологическую эффективность и надежность Амфибийного опорно-движительного устройства.

В заявляемом устройстве пневмоплицы на гусеничной ленте Амфибийного опорно-движительного устройства пространство внутри пневмоплицы разделено эластичными продольными переборками минимум на два смежных герметичных отсека (это при наличии центральной переборки), каждый из которых снабжен невозвратным клапаном наполнения, при этом вершина, основание и эластичные плоские торцы пневмоплицы стянуты внутри между собой этими эластичными продольными переборками. Количество герметичных отсеков во внутреннем пространстве пневмоплицы зависит от количества эластичных продольных переборок, которых может быть более одной. Эксплуатационно оправдано такое выполнение пневмоплицы. Такое деление на герметичные отсеки внутри пневмоплицы эластичными продольными переборками частично сохраняет работоспособную форму пневмоплицы при пробоине, повышает экологическую эффективность и надежность Амфибийного опорно-движительного устройства.

На фиг. 1 показана раскройная ненагруженная форма пневмоплицы с эластичными плоскими торцами.

На фиг. 2 показан боковой вид ненагруженной формы пневмоплицы с эластичными плоскими торцами.

На фиг. 3 показан продольный разрез пневмоплицы при выпучивании плоских торцов на грунте под давлением воздуха.

На фиг. 4 показан продольный разрез пневмоплицы с торовыми торцами прототипа на грунте.

На фиг. 5 показано поперечное сечение работоспособной пневмоплицы раскройной ненагруженной формы в частном случае с плоской продольной центральной переборкой между основанием и вершиной.

На фиг. 6 показано поперечное сечение работоспособной пневмоплицы в частном случае с плоской продольной центральной переборкой между основанием и вершиной.

На фиг. 7 показана форма аварийной пневмоплицы под действием центробежных сил на барабане без продольной переборки.

На фиг. 8 показана форма аварийной пневмоплицы под действием центробежных сил на барабане с продольной центральной переборкой.

На фиг. 9 показан вид сверху на торец пневмоплицы при ее продольном центральном стягивании.

На фиг. 10 показано поперечное сечение аварийной пневмоплицы раскройной ненагруженной формы, в частном случае разделенной на два герметичных отсека, при пробоине в одном из них.

На фиг. 11 показано поперечное сечение аварийной пневмоплицы, в частном случае разделенной на два герметичных отсека, при пробоине в одном из них.

На фиг. 12 показана схема контактного пятна пневмоплицы с плоскими торцами.

На фиг. 13 показана схема контактного пятна пневмоплицы с торовыми торцами (прототипа).

Заявляемое устройство - пневмоплица на гусеничной ленте Амфибийного опорно-движительного устройства представляется в следующем исполнении. Устройство содержит (фиг. 3, 4) корпус 1 транспортного средства (не показано) с боковыми ограждениями 2 кормового и носового капотов (не показано) и объемной разделительной платформой 3, пары барабанов 4 (фиг. 7, 8) переднего и/или заднего привода соответственно в его передней и задней частях. На каждую пару барабанов с зазором относительно внешних горизонтальных сторон объемной разделительной платформы заведена гусеничная лента 5 с пневмоплицами 6 на внешней поверхности 7 поперек ее, а сама пневмоплица 6 содержит эластичную цилиндрическую вставку 8 с фартуком 9, в котором имеются отверстия 10 для крепления к гусеничной ленте 5 (фиг. 1, 2), эластичные плоские торцы 11, образованные по концам вставки 8 пневмоплицы 6, и в частном случае эластичную продольную центральную переборку 12 (фиг. 5, 6), которой стянуты данные эластичные плоские торцы 11, а также и вершина пневмоплицы 13 и основание пневмоплицы 14 с образованием двух смежных герметичных отсеков 15 и 16 (фиг. 9) внутри пневмоплицы. Причем длина эластичной продольной центральной переборки 12 не превышает длину цилиндрической вставки 8 пневмоплицы. Между нижней ветвью 17 гусеничной ленты 5 (фиг. 3, 4), объемной разделительной платформой 3 и боковыми ограждениями 2 содержится замкнутая полость 18, в которой образована закрытая воздушная подушка, а в объемной разделительной платформе установлены воздухонагнетатели и воздуховоды (не показано), соединенные с данной закрытой воздушной подушкой 18.

В рабочем положении пневмоплица 6 с эластичной цилиндрической вставкой 8 эластичными плоскими торцами 11, стянутыми в частном случае эластичной продольной центральной переборкой 12, прижата к грунту нижней ветвью 17 гусеничной ленты 5, на внешней поверхности 7 которой фартуком 9 через отверстие 10 закреплена пневмоплица 6, наполненная сжатым воздухом через невозвратные клапана наполнения (не показано). Гусеничная лента 5 нагружена избыточным давлением воздуха в закрытой воздушной подушке 18, создаваемым воздухонагнетателями (не показано), подающими в нее воздух под давлением по воздуховодам (не показано). Габаритная длина пневмоплицы 6 при наличии в ней воздуха под избыточным давлением и деформаций под нагрузкой от гусеничной ленты, прижимаемой воздушной подушкой, не превышает расстояние между боковыми ограждениями 2. Продольный размер эластичного торового торца известного решения равен радиусу R_тор и определяет в этом случае потерю длины контактного пятна пневмоплицы на грунте (фиг. 3, 4), равную 2R_тор. В заявляемом устройстве длина контактного пятна пневмоплицы 6 при деформировании равна длине цилиндрической вставки 8 пневмоплицы 6, при этом мала сама потеря длины контактного пятна пневмоплицы за счет выпучивания плоских торцов под действием давления воздуха в пневмоплице. Потеря максимально возможной площади 19 пневмоплицы с плоскими торцами (фиг. 12) согласно испытаниям в 1,8 раз меньше потери максимально возможной площади 19 пневмоплицы с торовыми торцами (фиг. 13), что повышает экологическую эффективность Амфибийного опорно-движительного устройства при воздействии на слабонесущий грунт.

Вершина 13 и основание 14 пневмоплицы 6 (фиг. 8, 10) в частных случаях заявляемого решения стянуты внутри между собой эластичной продольной центральной переборкой 12, которая предотвращает истирание вершины 13 аварийной пневмоплицы 20 (фиг. 8) о капот (не показано), повышает надежность Амфибийного опорно-движительного устройства.

Все эластичные плоские торцы 11 также стянуты здесь этими же эластичными продольными переборками 12 (фиг. 10) таким образом, что в нагруженном состоянии выпуклости, образованные эластичными плоскими торцами 11, в данном частном случае меньше стрелки выпуклости плоских торцов 11 пневмоплицы 6, будучи без стягивания торцов 11 (это показано на фиг. 3), что повышает длину цилиндрической вставки 8 и, соответственно, длину контактного пятна, и это повышает экологическую эффективность и надежность Амфибийного опорно-движительного устройства.

Вершина 13, основание 14 и эластичные плоские торцы 11 пневмоплицы 6 в частных случаях стянуты внутри между собой эластичной продольной центральной переборкой 12 таким образом, что во внутреннем пространстве пневмоплицы образованы два смежных герметичных отсека 15 и 16 (фиг. 5-11). Количество герметичных отсеков во внутреннем пространстве пневмоплицы зависит от количества этих эластичных продольных переборок 12, которых может быть более одной (не показано). Причем в данном случае, если эластичные плоские торцы, вершина и основание каждой пневмоплицы стянуты между собой единственной продольной переборкой, она разделяет герметичные отсеки, которые имеют разные объемы. Такое деление на герметичные отсеки внутри пневмоплицы эластичными продольными переборками частично сохраняет работоспособную форму аварийной пневмоплицы 20 (фиг. 8) при пробоине в одном из отсеков, это повышает экологическую эффективность и надежность Амфибийного опорно-движительного устройства.