САМОХОДНАЯ АМФИБИЙНАЯ ПЛАТФОРМА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Изобретение относится к транспортным средствам высокой проходимости, в частности к амфибийным, имеющим в своем составе гибкое ограждение, способное образовать воздушную подушку, и средства, позволяющие обеспечить плавучесть на воде и передвижение транспортного средства по воде и суше.

Известно транспортное средство на воздушной подушке, содержащее периферийное гибкое ограждение области повышенного давления и платформу с установленными на ней обтекаемым корпусом, оборудованной кабиной управления, пассажирским салоном и машинной установкой с вентилятором, включающей в себя турбину с топливными баками и трубопроводами (Патент СССР №457205).

К недостаткам этого транспортного средства можно отнести большие габариты несущей платформы, затрудняющие передвижение по пересеченной местности и малым рекам, большое лобовое сопротивление, боковую парусность, сложную конструкцию силовой установки и трансмиссии. Конструкция несущей платформы и корпуса не позволяет перевозить транспортное средство автомобильным и железнодорожным транспортом.

Известна транспортная платформа на воздушной подушке общим весом 240 т (Швеция). Она предназначена для перевозки тяжелого и громоздкого оборудования на нефтепромыслах: контейнеров, тракторов, компрессоров.

Платформа буксируется легким тягачом и преодолевает препятствия высотой до 2 м.

Большое значение в Великобритании получили транспортные платформы, рассчитанные на грузы до 100 т.

В Еллоу Найф (Канада) успешно работает аппарат на воздушной подушке ЭКТ-100. При собственном весе 180 т он транспортирует грузы до 100 т.

Прошли испытания более мощной платформы весом 3000 т. Она способна преодолевать препятствия 2,5 м. На этой платформе смонтирована буровая вышка, дом для обслуживающего персонала и мастерская, а при необходимости, там же можно разместить и устройство для укладки труб в траншею.

Недостатками известных транспортных средств на воздушной подушке являются:

- недостаточное маневрирование на воде и суше, особенно в условиях пересеченной местности из-за отсутствия связи транспортного средства с опорной поверхностью;

- скорость передвижения и недостаточная дальность хода;

- повышенные затраты мощности двигательной установки из-за неблагоприятных, с точки зрения аэродинамики, формы корпуса несущей платформы и гибкого ограждения;

- сложная конструкция подъемно-движительной установки, низкий ее КПД и большой вес;

- неудобная для перевозок грузов и пассажиров конструкция корпуса и несущей платформы, сложность транспортировки транспортного средства по суше из-за их больших габаритов.

Известно амфибийное транспортное средство (Патент РФ №2164481 кл. В 60), содержащее платформу со всроенным ресивером, разделенным на отсеки, двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушные рули. Для повышения маневренности и безопасности движения на суше и водной поверхности, транспортное средство оборудовано упругим тормозным щитком и направляющими ножами, системой управления. Транспортное средство оснащено колесным шасси с приводом, обеспечивающим частичное в пределах 10-30% вывешивание транспортного средства над опорной поверхностью при его движении на воздушной подушке и полное вывешивание при его движении по автомобильным дорогам.

Недостатком указанного транспортного средства является ограниченная проходимость по пересеченной местности и повышенная затрата мощности на его перемещение над неровной поверхностью суши и воды.

Это обусловлено тем, что данное транспортное средство имеет жесткую несущую платформу, не способную приспособляться к рельефу опорной поверхности. При его движении копирование неровностей суши и воды, необходимое для удержания воздуха в зоне воздушной подушки, осуществляется только за счет высоты и эластичности гибкого ограждения, что неизбежно повышает затраты энергии на его перемещение и сокращение срока службы гибкого ограждения.

Этот недостаток особенно сильно проявляется на большегрузных платформах на воздушной подушке, имеющих большие габариты по длине и ширине, и является основным препятствием на пути их создания и распространения.

Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемой самоходной амфибийной платформы на воздушной подушке, заключается в повышении характеристик весовой отдачи, топливной эффективности, мореходности и безопасности движения над водой и сушей.

Технический результат достигается тем, что самоходная амфибийная платформа на воздушной подушке, с целью повышения проходимости по пересеченной местности, преодоления крутых подъемов, спусков и высоких волн, выполнена из двух шарнирно соединенных секций (частей), каждая из которых оборудована автономной подъемно-движительной установкой. Передняя и задняя секции платформы соединены между собой подвижно по тангажу, рысканию и по повороту вокруг продольной оси.

На передней секции смонтированы две кабины управления (основная и дублирующая), два пассажирских салона, расположенные симметрично относительно продольной оси платформы, воздушный ресивер, двигатель, вентиляторы, управляемое колесное шасси с приводом на каждое колесо и система управления колесами шасси, тормозное устройство, гибкое ограждение зоны повышенного давления, блоки плавучести, пояс безопасности и грузовая площадка.

На задней секции установлены двигатели, воздушный ресивер, вентиляторы, воздушные винты в аэродинамических кольцах, воздушные рули поворота, колесное шасси с приводом на каждое колесо, система управления колесными шасси, тормозное устройство, гибкое ограждение зоны повышенного давления, пояс безопасности, грузовая площадка.

С целью повышения несущей способности платформы за счет увеличения площади воздушной подушки и для повышения устойчивости и плавучести на воде, а также для обеспечения возможности перевозки железнодорожным и автомобильным транспортом, каждая секция разделена в плане на три продольные части:

- центральную основную несущую часть, на которой размещены двигатели, грузовая площадка, ведущие колеса, тормозные устройства, сцепное устройство;

- две боковые облегченные части (блоки плавучести), заполненные пористым материалом по периметру, на которых установлены: гибкое ограждение воздушной подушки и пояс безопасности. Боковые части закреплены к центральной с помощью быстроразъемных замковых устройств.

С целью повышения проходимости платформы по заросшим болотам и по сильно пересеченной местности, где недостаточно тягового усилия воздушных винтов, а также для передвижения по автомобильным дорогам и лесным просекам, платформа оборудована частично убирающимся пневматическим колесным шасси с управляемым индивидуальным приводом (например, гидравлическим) на каждое колесо, причем, для повышения маневренности платформы передние колеса передней секции выполнены с возможностью их синхронного поворота вокруг вертикальной оси по команде с пульта управления.

При этом поворот колес осуществляется синхронно с поворотом воздушных рулей.

В выпущенном положении колеса шасси выступают за нижнюю кромку гибкого ограждения на величину h₂, равную 1/3...1/2 высоты гибкого ограждения Н. Это обеспечивает необходимое сцепное качество колес с опорной поверхностью и хорошую управляемость при движении платформы на воздушной подушке с одновременным использованием колесного шасси.

В убранном положении колеса шасси выступают ниже плоскости днища платформы на величину h₁, равную 1/4...1/3 высоты гибкого ограждения Н, что защищает гибкое ограждение и днище платформы от повреждений при движении над неровностями поверхности земли, льда, снега и при посадке на каменистый грунт.

С целью обеспечения возможности передвижения платформы по автомобильным дорогам, зимникам и по болотам в выпущенном положении колеса шасси используются как дополнительный движитель совместно с воздушными винтами и самостоятельно.

С целью увеличения площади и подъемной силы воздушной подушки в пространстве между передней и задней секциями установлено дополнительное ограждение зоны повышенного давления в виде гофрированных упругих переборок.

Для обеспечения безопасности и живучести амфибийной платформы на воздушной подушке при столкновении с препятствиями, она оснащена по периметру поясом безопасности из отдельных резинотканевых надувных или заполненных упругим материалом секций.

Для повышения управляемости и безопасности движения платформы с большой скоростью над чистой водой или снежной целиной, платформа оборудована упругими тормозными щитками с направляющими ножами-килями, управляемыми по команде водителя. Щитки устанавливаются в средней части секций и обеспечивают связь платформы с опорной поверхностью при торможении, на крутых поворотах и разворотах на месте осуществляемых с помощью воздушных рулей.

Кабина и пассажирский салон утеплены, оборудованы автономными обогревателями, работающими на любом виде топлива, и максимально приспособлены для проживания экипажа и пассажиров в условиях Крайнего Севера и Сибири.

На фиг.1 показан схематически боковой вид самоходной амфибийной платформы на воздушной подушке.

На фиг.2 - вид в плане.

На фиг.3 - вид спереди.

На фиг.4 - установка управляемого ведущего колеса шасси.

На фиг.5 - установка тормозного щитка.

Где: h₁ - положение колеса при движении платформы на воздушной подушке.

h₂ - положение колеса при движении платформы на колесах.

Н - высота гибкого ограждения.

Самоходная амфибийная платформа содержит корпус-платформу 1 (фиг.1, фиг.2, фиг.3), состоящую из 2-х секций (частей), передней и задней, соединенных шарниром 2, блоки плавучести 3, силовые установки с вентиляторами 4, силовые установки 5 с воздушными винтами 6, установленными в аэродинамических кольцах 7, воздушные рули 8, кабину управления основную и дублирующую и два пассажирских салона, расположенных симметрично относительно продольной оси платформы 9, гибкое ограждение области повышенного давления 10, разделенное (секционно) перегородками 11, управляемые по высоте ведущие колеса шасси 12, управляемые по высоте и направлению ведущие колеса шасси 13, гидропневматические механизмы подъема и отпускания колес 14 (фиг.4) с реактивными рычагами 15, встроенные колесные гидромоторы 16, воздухозаборники вентиляторов 17 (фиг.2), гофрированные упругие перегородки 18, тормозное устройство 19 (фиг.5) с направляющими ножами-килями 20 и гидропневматическим приводом 21, пояс безопасности 22 (фиг.3).

Верхняя часть обеих секций корпуса 1 (фиг.1, фиг.2, фиг.3) оборудована грузовыми площадками 23, соединенными поворотным кругом 24 и огороженными по бокам леерным ограждением 25.

В носовой и кормовой части грузовых площадок расположены откидные аппарели 26 с гидравлическим приводом для обеспечения въезда и выезда колесной и гусеничной техники с кормы и носа платформы и для обеспечения сквозного проезда.

Движение самоходной амфибийной платформы по воде и по суше осуществляется на воздушной подушке при помощи подъемно-движительных установок, состоящих из двигателей внутреннего сгорания 4, 5, винтов 6, воздушных рулей 8 с использованием упругих тормозных щитков 19 с направляющими ножами-килями 20.

Воздушная подушка создается путем нагнетания вентиляторами воздуха в зону повышенного давления, ограниченную гибким ограждением.

При движении по суше в особо трудных условиях (заросшие кустарником и мелколесьем болота, крутые подъемы и спуски, движение по косогору и при сильном боковом ветре...) одновременно с воздушной подушкой и воздушными винтами используются ведущие колеса шасси 12, 13, которые при несколько больших общих энергетических затратах, существенно повышают проходимость и управляемость платформы и обеспечивают возможность преодоления наиболее сложных участков пути.

При этом в зависимости от условий местности, колеса выпускаются все или только часть, и нагрузка на них регулируется в зависимости от несущей способности опорной поверхности.

Движение по дорогам, в населенных пунктах и по узким лесным просекам осуществляется только на колесном шасси.

Плавучесть, устойчивость и безопасность движения платформы на воздушной подушке по воде обеспечивается при помощи непотопляемых герметичных отсеков корпуса 1 и блоков плавучести 3, секции которых заполнены пористым ненамокаемым материалом (пеноплексом).

К внешнему обводу блоков плавучести на съемных кронштейнах прикреплено гибкое ограждение воздушной подушки и надувной пояс безопасности.

Колеса шасси 12, 13 самостоятельного типа оборудованы гидропневматическими механизмами подъема и опускания 14, установленными в нишах платформы 1, с помощью опорных шарниров и реактивных рычагов 15 и управляемых дистанционно с помощью гидропривода по команде из кабины управления, что делает возможным передвижение платформы по дорогам в населенных пунктах и улучшает ее управляемость и проходимость при движении по болотам и глубокому снегу.

Привод всех колес шасси осуществляется с помощью встроенных в их ступицы высокомоментных гидромоторов и колесных редукторов 16.

Шарнир 2, соединяющий между собой секции платформы 1, обеспечивает беспрепятственный наклон одной секции относительно другой на угол ±30° в продольной плоскости, взаимный их поворот относительно продольной оси на угол ±20°, что улучшает приспосабливаемость платформы к рельефу местности и водной поверхности, уменьшает утечку воздуха из области повышенного давления, уменьшает деформацию и износ гибкого ограждения, уменьшает энергетические затраты на поддержание и передвижение платформы.

Гофрированные упругие перегородки 18, закрывающие пространства между секциями платформы 1, не препятствуют взаимной подвижности секций и увеличивают рабочую площадь воздушной подушки, и, следовательно, грузоподъемность платформы на 10-12%.

Тормозное устройство 19 (щитки) состоит из набора упругих пластин переменного сечения с направляющими ножами-килями 20 и системы дистанционного пневмогидравлического управления 21.

Тормозные щитки используются для кратковременной связи платформы с опорной поверхностью для торможения, для удержания от заносов на поворотах при движении над чистой водой и глубоким снегом, когда использование шасси не эффективно.

Эксплуатация самоходной амфибийной платформы осуществляется следующим способом.

Движение самоходной амфибийной платформы над водой, над снежной целиной и над относительно ровным участком болота и суши осуществляется на воздушной подушке, для чего запускаются силовые установки привода вентиляторов, запускаются силовые установки привода воздушных винтов, включается привод управления шасси в положении «шасси убрано».

Вентиляторы нагнетают воздух в зону воздушной подушки, платформа поднимается на рабочую высоту, и начинается движение.

Поворот платформы в движении и на месте осуществляется с помощью воздушных рулей, расположенных в струе воздушных винтов.

При необходимости, для разворота платформы на месте, при выполнении крутых поворотов и при сильном боковом ветре, одновременно с воздушными рулями используются тормозные щитки, выпускаемые с помощью пневмогидравлического привода по команде из кабины управления.

Тормозные щитки с помощью направляющих ножей-килей обеспечивают надежную связь платформы с опорной поверхностью, снижают скорость, уменьшают боковые заносы на поворотах и повышают безопасность движения.

Торможение и остановка платформы при движении в этом режиме осуществляется также с помощью тормозных щитков.

Усилие нажатия тормозных щитков на опорную поверхность (землю, снег, воду, лед) и его удерживающая способность задаются в процессе движения водителем путем нажатия на соответствующий орган управления (тормозную педаль).

Движение по пересеченной местности с крутыми подъемами, спусками, косогорами и на болотах, заросших высоким кустарником и мелколесьем, осуществляется на воздушной подушке с одновременным использованием воздушных винтов и управляемых колес шасси, создающих дополнительную движущую силу.

При этом запускаются силовые установки привода вентиляторов, запускаются силовые установки привода воздушных винтов, включаются насосы гидропривода колес шасси, привод управления шасси устанавливается в положение «шасси выпущено».

Нагрузка на колеса шасси задается водителем в зависимости от условий движения и состояния (несущая способность) опорной поверхности. В процессе движения платформы над водой и сушей на воздушной подушке шарнирные соединения ее частей с тремя степенями свободы обеспечивают хорошую приспосабливаемость поверхности платформы к рельефу опорной поверхности, что уменьшает энергетические затраты на ее поддержание.

Кроме этого гибкость платформы и ее способность огибать крутые неровности воды и суши снижает вероятность контакта гибкого ограждения с опорной поверхностью, что повышает срок службы гибкого ограждения и уменьшает затраты мощности на ее передвижение.

Движение по дорогам, в населенных пунктах и по узким лесным просекам осуществляется только на колесном шасси.

Привод управления шасси устанавливается в положение « шасси выпущено» и происходит полное вывешивание корпуса платформы на колесах шасси.

Гидропневматический привод выпуска шасси и шарнирное соединение частей платформы обеспечивает равномерное распределение нагрузки на колесах шасси при движении по неровным дорогам, на спусках, подъемах и перевалах.

Управление поворотом осуществляется за счет одновременного синхронного поворота передних колес.

Торможение платформы производится путем гидравлического торможения всех ведущих и управляемых колес шасси.

Кабина водителей и пассажирские салоны самоходной амфибийной платформы надежно утеплены, оборудованы автономными обогревателями, работающими на любом виде твердого и жидкого топлива, и максимально приспособлены для проживания в ней экипажа и пассажиров в условиях Крайнего Севера.

Проведенные натуральные испытания заявляемой самоходной амфибийной платформы на воздушной подушке показали хорошую устойчивость и плавучесть на воде, хорошие маневренные характеристики на суше, воде и на болоте, как на больших, так и на малых скоростях, хорошую устойчивость при движении на воздушной подушке и на колесном шасси.