СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ГУСЕНИЧНОЙ СОЧЛЕНЕННОЙ МАШИНЫ Российский патент 2004 года по МПК B62D11/20 

Изобретение относится к способам управления подвижными объектами, а более конкретно к способам управления движением гусееничных сочлененных машин.

Управление движением гусеничных машин обеспечивает их маневренность, которая представляет собой совокупность качеств, определяющих поворотливость машины, устойчивость ее движения на курсе и способность переходить от движения передним ходом к движению задним и наоборот (см., например, Степанов А.П. Плавающие машины. М., ДОСААФ, 1975, с.77-98). Под поворотливостью машины понимают ее способность изменять направление движения и двигаться по заданной траектории с различными радиусами кривизны. А под устойчивостью - способность машины выдерживать заданное направление прямолинейного движения. Поворотливость и устойчивость на курсе объединяются общим понятием управляемости, под которым понимается совокупность качеств, обеспечивающих, во-первых, легкое и быстрое изменение направления движения и, во-вторых, практически устойчивое движение на курсе.

Требования устойчивости на курсе, как правило, находятся в некотором противоречии с требованиями поворотливости, так как при хорошей устойчивости машины на курсе затрудняется изменение направления ее движения. И, наоборот, если машина обладает хорошей поворотливостью, то она хуже выдерживает заданное направление прямолинейного движения. Поэтому в практике создания гусеничных машин стараются найти такое сочетание поворотливости и устойчивости, которое в наибольшей степени отвечало бы ее назначению и условиям эксплуатации.

Для гусеничных машин в силу их назначения и условий движения в стесненных дорожных условиях, на пересеченной местности с естественными и искусственными препятствиями наиболее важным качеством является их способность легко и быстро изменять направление движения.

Известен способ управления поворотом гусеничных машин (см., например, Объект 447А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая. М.: Воениздат, 1985, с.592-610), заключающийся в создании отклонения продольной оси машины за счет создания момента поворота относительно ее корпуса путем образования разности скоростей гусениц. Управление поворотом производится с помощью рычагов управления, при перемещении одного из которых уменьшается скорость перематывания определенной гусеницы и машина поворачивается в сторону перемещения рычага (в сторону притормаживаемой гусеницы). Если рычаг переместить полностью (до упора), машина поворачивается круто (с малым радиусом поворота). При частичном перемещении и установке рычага в каком-либо промежуточном положении крутизна поворота уменьшается. Чем меньше перемещен рычаг управления, тем больше радиус поворота.

Поворот происходит с пробуксовкой дисков трения фрикционов коробки передач со стороны отстающей гусеницы. При частичном перемещении рычага управления, когда давление в бустерах фрикционов соответствующей коробки передач равно нулю, отстающая гусеница отключается от двигателя и машина поворачивается со свободным радиусом. Величина этого радиуса зависит от скорости движения машины, ее массы, конструктивных особенностей, дорожных условий и др. Поэтому существует неопределенность, затрудняющая управление.

Наиболее крутой поворот с полностью остановленной отстающей гусеницей может быть получен только на первой передаче (для современных машин) и передаче заднего хода, для чего необходимо неоднократное переключение передач (с высшей на низшие), связанное с потерей скорости и времени.

Для успешного выполнения поворота данным способом необходимо соблюдение ряда правил и ограничений:

рычаги управления следует перемещать плавно, без рывков, избегая лишних поворотов, что требует определенного мастерства механика-водителя;

для поворота необходимо выбирать ровные участки местности и избегать поворотов машины на крутых подъемах, спусках и косогорах, что ограничивает возможности ее маневрирования;

не рекомендуется резко поворачивать машину при движении по болоту, льду, песку, рыхлому грунту и глубокому снегу, а также при преодолении водной преграды. В этих условиях поворачивать машину следует в несколько приемов. Все это увеличивает время на совершение поворота, снижает эффективность их исполнения, что особенно существенно для боевых гусеничных машин.

Известно, что момент сопротивления повороту прямо зависит от длины опорной ветви гусеничного обвода. Чем он длиннее, тем больше момент сопротивления повороту. И при его определенных значениях поворот становится вообще невозможным (см., например, Платонов В.Ф., Белоусов А.Ф. и др. Гусеничные транспортеры-тягачи. М.: Машиностроение, 1978, с.62-74). Это ограничивает базу и является одной из причин выполнения гусеничных машин либо с прицепом, либо сочлененными.

Кроме того, для осуществления маневра только “в сторону” при таком способе управления необходимо неоднократное движение машины “вперед - назад” с постепенным перемещением в сторону. Такое движение осуществляется на низших передачах, а поэтому требует значительных времени и перерасхода топлива. Управление по этому способу для военных машин связано с повышенной степенью демаскирования их маневра.

Известен способ управления поворотом гусеничной сочлененной машины, принятый в качестве прототипа предлагаемому и заключающийся в том, что создают и прикладывают к ее первой секции поворачивающий момент и поворачивают ее свободным концом в сторону заданного направления движения машины (см. там же, с.65-72).

Такое управление гусеничной машиной и ее исполнение (сочлененной) позволило существенно увеличить ее общую длину (что увеличило ее компоновочные возможности) при относительно допустимом увеличении момента сопротивления повороту (за счет расчленения гусеничного движителя). Однако устойчивость на поворотах уменьшилась из-за буксования забегающей гусеницы и юза - отстающей (особенно, если гусеницы задней секции не имеют силового привода). При этом чем меньше радиус поворота и тяжелее дорожные условия, тем больше юз и буксование, тем хуже управляемость. Управление машины при ее движении только в сторону (боковое движение) становится практически невозможным.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение управляемости данного класса машин.

Указанная цель достигается тем, что предварительно увеличивают давление на грунт гусениц обеих секций со стороны узла сочленения и уменьшают его со стороны свободных концов обеих секций, поворачивают свободные концы секций относительно узла сочленения в направлении заданного движения, увеличивают давление гусениц на грунт со стороны свободных концов секций и уменьшают со стороны узла сочленения, поворачивают соединенные с узлом сочленения концы секций относительно их свободных концов в направлении заданного движения, в дальнейшем продолжают в такой же последовательности поочередное перемещение свободных концов сочлененной машины и концов, соединенных узлом сочленения, пока машина не достигнет заданного положения, после чего корректируют положение секций друг относительно друга и прекращают изменение давления на грунт со стороны гусеничного аппарата.

Введение новых существенных признаков обеспечивает повышение управляемости гусеничных машин за счет реализации возможности их бокового движения, повышения их поворотливости и устойчивости в процессе движения.

Реализация предлагаемого способа происходит следующим образом. При движении гусеничной машины на ровных участках местности или на дорогах, где возможно движение с высокими скоростями и большими радиусами поворотов, управление движением производят традиционным способом, основанным, как правило, на уменьшении скорости одной из гусениц. Такое управление хорошо изучено в практике эксплуатации, не вызывает напряженности у обслуживающего персонала, не приводит к ухудшению сцепных свойств гусеничного движителя.

При движении гусеничной машины по резкопересеченной местности, разбитой дороге, слабым грунтам, управляя движением (поворотом), вначале создают и прикладывают к ее передней по ходу движения секции поворачивающий момент за счет изменения скорости движения одной из гусениц этой секции (за счет уменьшения скорости движения гусеницы со стороны поворота) до совпадения нового направления движения машины с заданным. При этом, если сопротивление грунта в процессе поворота резко увеличивается, то в плоскости поворота с помощью гидроцилиндров создают и прикладывают к каждой секции вращающие моменты таким образом, чтобы их направление на первой секции совпадало с заданным направлением поворота, а на задней - было бы противоположным. Кроме того, в продольной плоскости, перпендикулярной к плоскости поворота, увеличивают наклон секций друг к другу обратно пропорционально радиусу поворота.

Создание дополнительных поворотных моментов относительно передней и задней секций с помощью силовых гидроцилиндров, увеличивая результирующий момент, не изменяет соотношения скоростей отстающей и забегающей гусениц (что происходит при традиционном способе управления поворотом), а поэтому практически не влияет и на сцепные условия, что способствует сохранению устойчивости при повороте. Еще одна особенность воздействия дополнительных моментов заключающаяся в том, что на передней секции они совпадают с направлением поворота, а на задней - нет, приводит к тому, что направление отклонения первой секции совпадает с направлением поворота, а второй - противоположно. То есть обе секции от продольной оси машины отклоняются в противоположные стороны, что ускоряет процесс производства поворота и уменьшает его радиус. Увеличение наклона секций друг к другу в этом случае еще больше уменьшает радиус поворота гусеничной машины и одновременно уменьшает сопротивление повороту со стороны грунта за счет уменьшения опорной поверхности гусениц.

Для повышения вероятности преодоления трудных участков местности рекомендуется до минимума снижать маневрирование (см., например, Платонов В.Ф., Белоусов А.Ф. и др. Гусеничные транспортеры - тягачи. М.: Машиностроение, 1978, с.62-74), так как маневрирование на тяжелых грунтах приводит к потере проходимости гусеничной машины из-за увеличения сопротивления движению на повороте. В общем случае заболоченные и труднопроходимые участки местности рекомендуется преодолевать на пониженных передачах (второй или третьей). При движении по заболоченному участку необходимо поддерживать постоянной частоту вращения двигателя и перематывания лент гусениц, чтобы не сорвать поверхностный слой грунта (покров болота, луга) гусеницами под действием динамических нагрузок. В этих случаях, используя предлагаемый способ управления, маневрирование можно осуществлять не изменяя постоянства скорости движения гусениц, за счет прикладывания к обеим секциям машины лишь моментов, создаваемых силовыми гидроцилиндрами.

Применение предлагаемого способа управления движением гусеничной машины позволяет существенно улучшить и расширить ее маневренные возможности за счет повышения ее поворотливости и устойчивости. Увеличивается также предельное значение поворачивающего момента без ухудшения условий сцепления гусеницы с грунтом и обеспечивается возможность поворота гусеничной машины без участия гусеничного движителя и его привода.

При необходимости совершения маневра гусеничной машиной только “в сторону”, без совершения продольного движения, реализация способа управления происходит следующим образом. Предварительно, используя силовые гидроцилиндры, прикладывают к обеим секциям в вертикальной продольной плоскости (без учета крена) встречные вращающие моменты относительно узла сочленения и тем самым увеличивают давление на грунт гусениц обеих секций со стороны узла сочленения и уменьшают его со стороны свободных концов обеих секций. Благодаря этому степень сцепления гусеничного аппарата с грунтом в средней части машины (в районе узла сочленения) значительно повышается, а по краям (передней части первой секции и задней части задней секции) - снижается. В зависимости от конструктивных характеристик машины и энергетических характеристик силовых гидроцилиндров действие моментов последних может приводить к подъему свободных концов (а вместе с этим и гусениц) сочлененной машины, что приводит к уменьшению опорной поверхности под гусеницами. После этого, действуя на обе секции в горизонтальной плоскости (без учета крена машины) силовыми гидроцилиндрами, создают вокруг секций встречные вращающие моменты, и поворачивают их свободные концы относительно узла сочленения (складывают их) в направлении заданного движения. Увеличивают давление гусениц на грунт со стороны свободных концов секций и уменьшают со стороны узла сочленения. Если до этого свободные концы гусениц были подняты над грунтом, то вначале они опускаются на грунт, а затем под ними увеличивают давление. Для уменьшения энергетических потерь и сохранения устойчивости движения гусеницы в этом случае должны быть расторможены. Поворачивают соединенные с узлом сочленения концы секций (с гусеницами) относительно их свободных концов в том же направлении заданного движения. В дальнейшем продолжают в такой же последовательности поочередное перемещение свободных концов сочлененной машины и концов, соединенных узлом сочленения, пока машина не достигнет заданного положения. После этого корректируют положение секций относительно друг друга. Как правило, секции устанавливаются соосно на одной продольной оси и выравниваются. Давление в силовых гидроцилиндрах снижается и изменение давления на грунт со стороны гусеничного аппарата прекращается.

Такое управление позволяет исключить использование основного гусеничного движителя, исключить продольную составляющую в движении машины, позволяет увеличить скорость маневрирования и его скрытность, позволяет сэкономить энергетический ресурс.

Предварительные расчеты показывают, что временные характеристики и проходимость гусеничных машин с использованием предлагаемого способа повышаются на (10-15)%.

Изобретение относится к способам управления подвижными объектами, а именно к способам управления движением гусеничных сочлененных машин. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно увеличивают давление на грунт гусениц обеих секций со стороны узла сочленения и уменьшают его со стороны свободных концов обеих секций. Затем поворачивают свободные концы секций относительно узла сочленения в направлении заданного движения. Увеличивают давление гусениц на грунт со стороны свободных концов секций и уменьшают со стороны узла сочленения и поворачивают соединенные с узлом сочленения концы секций относительно их свободных концов в направлении заданного движения. В дальнейшем продолжают в той же последовательности поочередное перемещение свободных концов гусеничной сочлененной машины и концов, соединенных узлом сочленения, пока гусеничная сочлененная машина не достигнет заданного положения. Затем корректируют положение секций друг относительно друга и прекращают изменение давления на грунт со стороны гусеничной сочлененной машины. Техническим результатом является устранение недостатков прототипа и повышение управляемости гусеничной сочлененной машины.

Способ управления движением гусеничной сочлененной машины, заключающийся в том, что создают и прикладывают к ее первой секции поворачивающий момент и поворачивают ее свободным концом в сторону заданного направления движения, отличающийся тем, что предварительно увеличивают давление на грунт гусениц обеих секций со стороны узла сочленения и уменьшают его со стороны свободных концов обеих секций, поворачивают свободные концы секций относительно узла сочленения в направлении заданного движения, увеличивают давление гусениц на грунт со стороны свободных концов секций и уменьшают со стороны узла сочленения, поворачивают соединенные с узлом сочленения концы секций относительно их свободных концов в направлении заданного движения, в дальнейшем продолжают в той же последовательности поочередное перемещение свободных концов гусеничной сочлененной машины и концов, соединенных узлом сочленения, пока гусеничная сочлененная машина не достигнет заданного положения, после чего корректируют положение секций друг относительно друга и прекращают изменение давления на грунт со стороны гусеничной сочлененной машины.