ВНЕДОРОЖНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2003 года по МПК B62D57/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к производству самоходных транспортных средств высокой проходимости по болоту, водной глади, по илистой, песчаной, глинистой почвам, брусчатке и снежному покрову, с обеспечением фактора повышения грузоподъемности.

Известны транспортные средства и самоходные двухсекционные транспортеры [1] , содержащие активные секции с гусеничными лентами, опорными катками, ведущими и ведомыми звездочками, размещенными последовательно одна за другой, и платформу, установленную на указанных секциях.

Недостаток этих транспортеров заключается в низкой проходимости по тяжелым грунтам с низкой несущей способностью, так как гусеничные ленты глубоко погружаются в грунт, в результате чего транспортер застревает и выходит из рабочего состояния.

Известен также сочлененный двухсекционный транспортер [2], содержащий активные секции с гусеничными движителями, выполненными в виде несущих катящихся и ведущих колес понтонов, охваченных гусеничными лентами, причем секции установлены последовательно друг за другом и связаны с помощью шарниров и гидроцилиндров с возможностью их взаимного поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Известен двухсекционный транспортер [3], содержащий активные секции с гусеничными движителями, которые установлены попарно по бортам секции, наружные из которых выполнены съемными, а понтоны наружных движителей снабжены устройствами стыковки.

Недостаток такого транспортера заключается в том, что проходимость его по болотам и другим слабонесущим грунтам ограничена из-за плохой приспосабливаемости к рельефу перемещения в силу большой жесткости понтонов, а на скользких опорных поверхностях из-за недостаточной силы сцепления наблюдается буксование. Кроме того, он не обладает большой грузоподъемностью, что не позволяет применять его для перевозки крупногабаритных и неделимых грузов большой массы в условиях бездорожья.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному внедорожному транспортному средству является полусочлененный автомобиль-амфибия [4], состоящий из передней и задней секций, взаимосвязанных несколькими продольными балками. Каждая секция снабжена движителем, включающим в себя два винтовых вальца. Каждый валец содержит две соосно-расположенные шины с периферийной винтовой резьбой в одном направлении. Передний и задний вальцы движителей приводятся от силового агрегата через карданную передачу и восемь конических редукторов.

При движении по жидкой среде эти вальцы устанавливаются продольно автомобилю, обеспечивая винтовое движение. На твердой поверхности вальцы поворачиваются поперек автомобиля, обеспечивая вращательный или фрикционный тип движителя.

Недостатком данного автомобиля-амфибии является повышенный расход энергии на передвижение, вызванный необходимостью преодоления трения скольжения при вращении вальцов и движении автомобиля-амфибии на увлажненных грунтах и высокими коэффициентами сопротивления качению при движении по твердому основанию.

Кроме того, при движении автомобили-амфибии по твердым грунтам с расположением вальцов в поперечной плоскости за счет деформации винтовой линии шины возникают поперечные силы в точке контакта вальца с грунтом, вызывая боковые уводы автомобиля-амфибии, невозможность получения большой грузоподъемности, так как это требует весьма больших размеров вальцов, а их увеличение ведет к большому росту энергии от вышеуказанных факторов.

Изобретение направлено на обеспечение транспортному средству высокой проходимости при одновременном увеличении грузоподъемности, коэффициента полезного действия транспортного средства за счет использования отработанных газов энергетической установки для осуществления передвижения волновых движителей и создания возможности перемещения в течение длительного времени по суше, воде, болоту, илистой, песчаной, глинистой почв, брусчатке и скальному основанию с наличием отвесных препятствий высотой до половины высоты оболочки движителя.

Указанный технический результат достигается тем, что во внедорожном транспортном средстве, содержащем несущую платформу, установленную на секциях ходовых устройств, включающих волновые движители, соединенные между собой с несущей платформой и силовой установкой. Особенностью является то, что волновые движители, установленные под несущей платформой в передней и задней частях, отдельные секции которых связаны между собой поперечными траверсами, которые через опорно-поворотные устройства и систему гидроцилиндров соединены с несущей платформой, в которой и в поперечных траверсах размещены нагнетательные и откачивающие каналы, связанные через гофрированные патрубки, соединительные раструбки, через систему впускных и выпускных клапанов и газовоздушных каналов, соединяющих пневмоцилиндры и пневмосильфоны привода опорно-контактирующей части оболочки с газотурбинной энергетической установкой транспортного средства.

Увеличение проходимости по слабонесущим грунтам транспортного средства, снабженного вышеперечисленными устройствами, достигается за счет увеличения опорной площади, возникающей в местах контакта горизонтальных участков секций волновых движителей с несущим грунтом. Изменяя длину и ширину этих участков, можно регулировать величину удельного давления на грунт в пределах 0,05-0,2 кг/см², опираясь при этом в своих расчетах на величину необходимой грузоподъемности.

Работа волновых движителей от отработанных газов газовой турбины уменьшает затраты энергии на перемещение движителей и транспортного средства в целом повышает кпд транспортного средства. Волновое движение оболочки движителя обеспечивает получение одинакового эффекта перемещения как по твердым участкам почвы, так и по грунтам со слабой несущей поверхностью с наличием обводненных участков.

На фиг. 1 показано транспортное средство вид сбоку; на фиг.2 - вид спереди; на фиг.3 - несущая платформа транспортного средства разрез по А-А; на фиг.4 - вид сверху с частично убранным защитный щитом; на фиг.5 - поперечная траверса с опорно-поворотным устройством, вид спереди с частичным разрезом; на фиг.6 - поперечная траверса с опорно-поворотным устройством, вид сверху с частичным разрезом; на фиг.7 - вид сбоку; на фиг.8 -частичный разрез по В-В опорно-поворотного устройства на фиг.6; на фиг.9 - разрез по Б-Б на фиг.6; на фиг.10 - волновой движитель транспортного средства, вид сбоку с частичным разрезом; на фиг.11 - вид спереди с разрезом по А-А на фиг.10 и местным разрезом оболочки.

Транспортное средство состоит из несущей платформы 1, в передней и задней части которой через опорно-поворотные устройства 2 установлены секции ходовых устройств 3, состоящих из волновых движителей 4, попарно соединенных между собой поперечными траверсами 5, которые, в свою очередь, связаны с несущей платформой 1 гидроцилиндрами 6, в передней части платформы установлена кабина управления транспортным средством 7. В средней части транспортного средства расположена силовая установка 8, а с обеих сторон платформы установлены гидроконики 9 и двухбарабанные реверсивные лебедки 10, каждый движитель секции 3 соединен с аутригерами 11, которые, в свою очередь, соединены с корпусом движителя через силовые лонжероны 12 при помощи гидроцилиндров 13. Между поперечными траверсами 5 и опорами волновых движителей 4 установлены соединительные гофрированные патрубки 14 и 15.

Несущая платформа 1 состоит из продольных силовых балок 16 (фиг.4), поперечных 17 и 18, в пространстве между которыми размещены топливные баки 19. Внутри несущей платформы по обе ее стороны расположены нагнетательный канал 21 и откачивающий 22 (фиг.4), в передней и задней частях несущей платформы объединены в раструб 24 (фиг.3), проходящий внутри опорно-поворотного устройства. В передней части несущей платформы укреплена решетчатая консоль 25 для установки на ней кабины управления 7. Снизу несущей платформы на силовых балках 16 установлены кронштейны 20, соединенные шарнирно с гидроцилиндрами 6. Верхняя часть несущей платформы закрыта защитным щитом 26. Между поперечинами 18 установлены кронштейны 27 крепления гидрокоников 9.

Поперечные траверсы 5 (фиг.5) снабжены четырьмя кронштейнами 28 и состоят из нагнетательного канала 29 и откачивающего 30, соединенных между собой жестко в конструкцию коробчатого сечения. Каждый из каналов имеет соединительный фланец в нижней части траверсы и раструб с уплотнительными лабиринтными кольцами 31 и 32.

Раструбы нагнетательного канала 29 и откачивающего 30 проходят внутри опорно-поворотного устройства 33, установленного сверху на траверсе 5 и скрепленного с ней болтовыми соединениями 34 (фиг.9).

Опорно-поворотное устройство 33 состоит из внутренней обоймы 35 и двух наружных обойм 36 (фиг. 6), соединенных как между собой, так и с несущей платформой 1 транспортного средства болтовыми соединениями 37.

Между внутренней и наружными обоймами размещены ролики, выполняющие роль подшипников качения.

При помощи кронштейнов 28 траверсы 5 установлены на опорах волновых движителей 4. Кроме того, на траверсах 5 установлено по два дополнительных кронштейна 38, соединенных со штоками гидроцилиндров б системы управления.

Волновые движители транспортного средства состоят из корпуса 39 (фиг. 10), в котором расположен клапанный механизм 40 распределения рабочего газа. Во внутренней полости оболочки, являющейся опорно-несущим элементом, соединенной с корпусом и геометрически замкнутой по всему объему 41, расположены пневмосильфоны 42, внутри которых помещены силовые телескопические пневмоцилиндры 43.

Пневмосильфоны 42 с целью предотвращения взаимодействия между собой в процессе срабатывания смещены в плане относительно друг друга в шахматном порядке по всей длине движителя. Корпус 39 движителя состоит из двух секций: основной несущей секции 44 с расположенными в ней воздуховодами 45 и 46 и средней секции 47.

Сверху основной секции 45 корпуса 39 установлены гофрированные гибкие патрубки 48 и 49. Через патрубок 48 осуществляется подвод сжатого газа в телескопические пневмоцилиндры 43, а через патрубок 49 - отвод разогретого воздуха из пневмосильфонов 42 с дальнейшей подачей его в пневмосистему транспортного средства.

С обеих сторон корпуса 39 расположены выхлопные сопла 50, через которые осуществляется выброс газа из телескопических пневмоцилиндров 43 в атмосферу.

Механизм распределения газа 40 включает в себя электродвигатель 51, который вращает кулачковые валы 52 и 53, систему впускных клапанов 54 газа и впускных клапанов воздуха 56.

На корпусе 39 движителя находится масляный фильтр 57 воздуха, поступающего в пневмосильфоны 42.

Телескопические пневмоцилиндры 43 и пневмосильфоны присоединены к опорно-контактирующей части оболочки посредством шарниров 58, а к корпусу - пневмоцилиндры шарниром 59, а пневмосильфоны жестко.

Принцип работы предлагаемого транспортного средства заключается в синхронном объединении работы всех движителей волнового типа с обеспечением фактора повышения грузоподъемности и высокой проводимости по воде, болоту, илистой, песчаной, глинистой почвам, брусчатке и снежному грунту.

В отличие от известных ранее транспортных средств, сочлененных или полусочлененных, состоящих из двух секций, в которых движители имеют гусеничный, понтонный или винтовой типы, предлагаемое транспортное средство имеет движители волнового типа, у которых движущиеся силы аккумулируются при волновом движении опорно-контактирующей части оболочки 41 движителя, связанной с корпусом опоры 39 при помощи пневмосильфонов 42, внутри которых помещены силовые телескопические пневмоцилиндры.

Поступательное движение транспорного средства происходит следующим образом.

Отработавшие газы, которые поступают от газотурбины энергетической установки 8 (фиг. 1) транспортного средства по нагнетательному каналу 29 поперечной траверсы 5, через гофрированный патрубок 47, газопровод 46 поступают к впускному клапану 54. При этом электродвигатель вращает кулачковый вал 52, который, поворачиваясь, нажимает на клапаны 54, и они открываются и пропускают отработавшие газы в канал 46 и далее в телескопические пневмоцилиндры 43. В результате чего телескопические пневмоцилиндры 43 начинают раздвигаться, действуют на опорно-контактирующую часть оболочки 41, тем самым приводя ее в движение в направлении стрелок (фиг.11).

По мере выдвижения телескопических пневмоцилиндров 43 во внутренних полостях пневмосильфонов 42 создается разрежение, в результате чего впускной клапан 54 открывается и воздух из атмосферы через фильтр 57 и среднюю секцию 47 поступает во внутреннюю полость пневмосильфонов 42, омывая при этом стенки телескопических пневмоцилиндров 43, охлаждая их, и нагревается сам.

По мере перемещения из крайнего выдвинутого положения телескопических пневмоцилиндров 43 в крайнее верхнее собранное положение за счет создаваемого разрежения компрессором газотурбинной силовой установки в откачивающей системе несущей платформы, поперечных траверс и средней секции движителей, выпускной клапан 55, воздух через среднюю секцию 47 корпуса 39, воздуховод 45, гофрированный патрубок 48 поступает в канал 30 поперечной траверсы 5, в откачивающий канал 22 несущей платформы транспортного средства, раструб 24, проходящий внутри опорно-поворотного устройства 2 и соединяющийся с раструбом поперечных траверс 5, на вход компрессора газовой турбины энергетической установки 8.

При этом за счет сил, создаваемых при нагнетании рабочего газа в пневмоцилиндры 43 и откачивании воздуха из пневмосильфонов 42, в соответствии с программой работы волновых движителей, транспортное средство перемещается в заданном направлении.

Поворот транспортного средства при его маневрировании осуществляется следующим образом.

Уменьшая число оборотов кулачкового вала 52, газораспределительного механизма 40, опор движителей 3 по правому или левому борту транспортного средства и одновременно с этим при помощи гидроцилиндров 6 через опорно-поворотное устройство 2 осуществляется дополнительный доворот передней и задней секций движителей, транспортное средство производит поворот налево или направо, или движение по кругу, совершая необходимое маневрирование при выполнении транспортно-технологических операций.

В случае больших повреждений оболочки 41 движителей 3 передней или задней секции аутригеры 11 при помощи гидроцилиндров 13 опускаются до опорной поверхности, производя вывешивание одной из опор, тем самым обеспечивая дальнейшую подвижность транспортному средству без потери работоспособности. Процесс погрузочно-разгрузочных операций, например, труб на трассе прокладки нефтегазопроводов осуществляется при помощи гидрокоников 9 и реверсивных тяговых лебедок 10, установленных на транспортном средстве, придавая ему высокую мобильность и автопомощь при работе в трассовых условиях.

Применение предлагаемого технического решения по сравнению с существующими образцами транспортных средств позволит осуществлять транспортно-технологические процессы в тяжелых дорожных условиях, как например, Западной Сибири и Крайнего Севера круглогодично, что дает народному хозяйству большой экономический эффект, подтверждаемый экономическим расчетом.

Источники информации
1. Авт.св. СССР 553149, МКИ B 62 D 57/00, опубл. 1976.

2. Авт.св. СССР 628023, МКИ B 62 D 57/00, опубл. 1977.

3. Авт.св. СССР 1205448, МКИ B 62 D 57/00, опубл. 1983.

4. Пат. США 3354861, МКИ 115-1, опубл. 1967 (прототип).

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается производства самоходных транспортных средств высокой проходимости и повышенной грузоподъемности. Внедорожное транспортное средство имеет несущую платформу. Под ней установлены движители, связанные между собой поперечной траверсой. Траверса соединена с несущей платформой, приводом и управляющим устройством, обеспечивающим поворот движителей вокруг своей оси, перпендикулярной движителям. Отдельные секции связаны между собой поперечными траверсами и с целью синхронизации работы через опорно-поворотные устройства и систему гидроцилиндров соединены с несущей платформой. В этой платформе и в поперечных траверсах выполнены газовоздушные каналы, соединенные между собой через раструбы и гофрированные патрубки с каналами газораспределительных механизмов движителей, через которые пневмосильфоны и телескопические пневмоцилиндры привода опорной части оболочки связаны с силовой газотурбинной установкой внедорожного транспортного средства. Технический результат реализации изобретения заключается в обеспечении высокой проходимости и увеличении грузоподъемности транспортного средства за счет использования отработанных газов энергетической установки с целью передвижения волновых движителей и создания возможности перемещения в течение длительного времени. 2 з.п.ф-лы, 11 ил.

1. Внедорожное транспортное средство, содержащее несущую платформу, под которой установлены движители, связанные между собой поперечной траверсой, которая соединена с несущей платформой, приводом и управляющим устройством, обеспечивающим поворот движителей вокруг своей оси, перпендикулярной движителям, отличающееся тем, что, с целью получения высокой проходимости по грунтам со слабой несущей способностью, в качестве ходовых устройств установлены волновые движители так, что отдельные секции связаны между собой поперечными траверсами и с целью синхронизации работы через опорно-поворотные устройства и систему гидроцилиндров соединены с несущей платформой, в которой и в поперечных траверсах выполнены газовоздушные каналы, соединенные между собой через раструбы и гофрированные патрубки с каналами газораспределительных механизмов движителей, через которые пневмосильфоны и телескопические пневмоцилиндры привода опорной части оболочки связаны с силовой газотурбинной установкой внедорожного транспортного средства. 2. Внедорожное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения кпд всей системы и экономичности, волновые движители состоят из корпуса, который выполнен из основной несущей и средней, связанной с основной, секций с расположенными в них воздуховодами, в которых установлены впускные и выпускные газовые и воздушные каналы, соединяющие газовоздуховоды движителей через систему каналов траверс и несущей платформы с силовой газотурбинной установкой транспортного средства. 3. Внедорожное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения подвижности транспортного средства в случае аварийных ситуаций с оболочкой движителей, движитель каждой ходовой секции привода снабжен аутригерами с системой привода, которые, в свою очередь, соединены с корпусом движителей через силовые лонжероны и гидроцилиндры, опорная часть аутригеров представляет лыжное основание.