УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМИНИРОВАНИЯ ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ПОДРЫВОМ Российский патент 2012 года по МПК F41H11/16 

Изобретение относится к обезвреживанию мин, в частности к способам разминирования.

Известна система разминирования с фрезерным барабаном, RU 2190825 C2. Для подрыва мин применяют механическое воздействие фрезерным барабаном.

Недостаток системы в том, что фрезерный барабан имеет большую парусность в направлении взрывной волны, воспринимая на свои механические элементы значительную ее часть, что снижает надежность системы. Обработка широкого фронта минного поля и использование фрезерного барабана большого диаметра приводит к необходимости выбора относительно небольшой частоты вращения фрезерного барабана и окружной скорости его рабочих органов, при которой отсутствует эффект динамического воздействия на мину. В результате мина не отбрасывается фрезерным барабаном от системы вперед, что снизило бы воздействие на систему ударной волны, а подрывается внутри барабана или рядом с ним. Преодоление отрицательного воздействия взрывной волны, воздействующей на обширную трехмерную механическую конструкцию системы, обеспечивают применением массивных бронированных деталей, дополнительно увеличивающих массу системы.

Известен способ разминирования, RU 2298761 C1. Способ обезвреживания мин реализуется путем наезда на них с использованием мобильных роботов-тральщиков, базирующихся на основной самодвижущейся платформе. Уничтожение мин обеспечивается за счет подрыва на них роботов-тральщиков. Бреши, возникающие в результате подрыва отдельных роботов-тральщиков, восстанавливаются запасными, базирующимися на основной самодвижущейся платформе.

Недостаток способа в том, что применена механическая имитация штатного срабатывания мины, и ударная волна прямо воздействует на робот. Это обусловливает высокую вероятность выхода робота из строя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для роторного внутрипочвенного рыхления, позволяющее производить роторную поделку щелей для поглощения воды в почве, что может быть использовано для подрыва мин, RU №2376737 С1.

В данном устройстве имеются недостатки:

- роторный щелерез имеет привод, выполненный с внутренней стороны кольцевого щелереза, что обусловливает необходимость соответствующего пространства для деталей привода, причем значительная часть роторного щелереза находится над поверхностью почвы, поэтому в условиях разминирования роторный щелерез будет испытывать повышенное воздействие взрывной волны;

- опорная шестерня роторного щелереза в условиях разминирования будет испытывать прямое воздействие взрывной волны, что обусловливает низкую надежность ее подшипника и деталей щелереза, с которыми она связана;

- роторный щелерез в условиях разминирования не имеет возможности автономного перемещения по заданному курсу, не обеспечивает возможности автономно изменять курс устройства и координировать направление очередных проходов устройства по минному полю.

Технической задачей, для решения которой служит предлагаемое изобретение, является создание условий, при которых обеспечивается ослабление воздействия взрывной волны на устройство для разминирования принудительным подрывом, обеспечение его автономного перемещения по заданному курсу и управления курсом, повышение надежности кинематических элементов привода, снижение энергоемкости.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является повышение надежности устройства для разминирования принудительным подрывом, снижение металлоемкости и стоимости, повышение эффективности и безопасности процесса разминирования.

Для решения поставленной технической задачи

устройство для разминирования принудительным подрывом, состоящее из плоской вертикальной рамы, выполненной из двух сегментов, снабженное энергетическим силовым блоком привода, блоком управления, транспортным приспособлением в виде транспортных штифтов, редуктором, сегменты рамы соединены между собой шкворневым соединением, на переднем по направлению движения устройства сегменте рамы вертикально установлен роторный щелерез, который содержит диск щелереза, кольцевой щелерез, опорную, центрирующую шестерни привода, кольцевой щелерез снабжен выполненными со стороны его внутренней цилиндрической поверхности на его боковых поверхностях поочередно слева и справа внутренними прямыми впадинами зацепления, опорная и центрирующая шестерни привода выполнены с поочередно расположенными слева и справа наружными зубьями зацепления, комплементарными внутренним впадинам зацепления кольцевого щелереза, кольцевой щелерез внутренней цилиндрической опорной поверхностью опирается с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность опорной, центрирующей шестерен привода, каждая опорная поверхность имеет диаметр, равный соответствующему диаметру окружности зацепления, кольцевой щелерез снабжен режущими органами, направленными к наружной стороне кольцевого щелереза, перед режущим органом на боковой поверхности кольцевого щелереза выполнена емкость для приема грунта, открытая в сторону наружной цилиндрической и боковой поверхностей кольцевого щелереза. На заднем сегменте рамы установлено вертикальное позиционирующее колесо привода. Колесо снабжено наружными впадинами и зубьями зацепления, обеспечивающими привод и сцепление колеса с грунтом, выполнено с режущими кромками, емкостями для приема грунта

снабжено

кольцевым щелерезом, снабженных на боковых поверхностях со стороны наружной цилиндрической поверхности поочередно слева и справа наружными впадинами зацепления, выполненными в боковой поверхности емкости для приема грунта, и зубьями зацепления, расположенными между емкостями для приема грунта, направленными к наружной стороне кольцевого щелереза, снабженными режущими органами, наружные впадины зацепления выполнены с задней опорной поверхностью, кольцевым щелерезом, имеющим наружную цилиндрическую опорную поверхность, образующей которой является окружность зацепления элементов зацепления, выполненных с наружной стороны кольцевого щелереза;

шестерней привода кольцевого щелереза, выполненной с наружными элементами зацепления (впадинами зацепления и зубьями зацепления), комплементарными, соответственно, зубьям зацепления и впадинам зацепления, выполненным с наружной стороны кольцевого щелереза;

шестерней привода кольцевого щелереза, выполненной с наружной цилиндрической опорной поверхностью, образующей которой является окружность зацепления наружных элементов зацепления шестерни привода кольцевого щелереза;

шестерней привода вертикального позиционирующего колеса привода, выполненной с наружными впадинами и зубьями зацепления, комплементарными, соответственно, зубьям зацепления и впадинам зацепления, выполненным на наружной части вертикального позиционирующего колеса привода;

редуктором, снабженным находящимися в зацеплении промежуточной шестерней, установленной на задней части рамы, и промежуточной шестерней привода кольцевого щелереза, установленной на передней части рамы устройства, вершина зуба и дно впадины промежуточной шестерни привода кольцевого щелереза по толщине шестерни выполнены сферически выпуклыми относительно ее центра, причем ось шкворня выполнена нормально к линии, соединяющей оси вращения промежуточных шестерен, вершина зуба и дно впадины промежуточной шестерни, установленной на задней части рамы, по толщине шестерни выполнены сферически вогнутыми комплементарно зубьям промежуточной шестерни привода кольцевого щелереза;

диском щелереза, снабженным демпфирующим антифрикционным сегментом, выполненным на наружной цилиндрической передней по направлению движения устройства трети периметра диска щелереза;

передним сегментом рамы, выполненным с горизонтальной нижней опорной поверхностью, которая расположена выше нижней части роторного щелереза на заданную глубину выполняемой устройством щели в почве;

вертикальным позиционирующим колесом привода, опорная часть которого расположена в одной горизонтальной плоскости с нижней частью роторного щелереза под центром тяжести устройства;

парой нижних опорных колес, расположенных по вертикали на 20-40 мм выше горизонтальной нижней опорной поверхности переднего сегмента рамы по краям устройства на нижнем поясе задней части рамы устройства симметрично его продольной оси.

Изобретение поясняется прилагаемыми схемами: на фиг.1 показано устройство для разминирования принудительным подрывом, вид сбоку; на фиг.2 - устройство для разминирования принудительным подрывом, вид спереди; на фиг.3 - вид А на фиг.1, сечения А-А, Б-Б, В-В на фиг.3.

Устройство по фиг.1, 2 содержит раму 1. Роторный щелерез 2 установлен на раме 1. Роторный щелерез 2 содержит диск щелереза 3, кольцевой щелерез 4, опорную 5, центрирующую 6 шестерни привода. Кольцевой щелерез 4 снабжен выполненными со стороны его внутренней цилиндрической поверхности на его боковых поверхностях поочередно слева и справа внутренними прямыми впадинами зацепления 7. Опорная 5 и центрирующая 6 шестерни привода выполнены с поочередно расположенными слева и справа наружными зубьями зацепления 8, комплементарными внутренним впадинам зацепления 7 кольцевого щелереза 4. Кольцевой щелерез 4 внутренней цилиндрической опорной поверхностью 9 опирается с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность опорной 5, центрирующей 6 шестерен привода. Каждая опорная поверхность имеет диаметр, равный соответствующему диаметру окружности зацепления. Кольцевой щелерез 4 снабжен по фиг.3 выполненными со стороны его наружной цилиндрической поверхности на его боковых поверхностях поочередно слева и справа наружными впадинами зацепления 10 и зубьями зацепления 11 с режущими органами 12, выходящими в сторону наружной цилиндрической опорной поверхности 13 кольцевого щелереза 4, образующей которой является соответствующая окружность зацепления. Наружные впадины зацепления 10 выполнены с задней опорной поверхностью 14. Перед режущим органом на боковой поверхности кольцевого щелереза выполнена емкость для приема грунта 15, открытая в сторону наружной цилиндрической и боковой поверхностей кольцевого щелереза 8. За роторным щелерезом 2 установлено вертикальное позиционирующее колесо привода 16. Колесо 16 установлено в подшипнике диска 17, снабжено наружными впадинами и зубьями зацепления, обеспечивающими привод и сцепление колеса с грунтом, выполнено с режущими кромками, емкостями для приема грунта аналогично наружной части кольцевого щелереза 4.

Кольцевой щелерез 4 наружными впадинами зацепления 10 и зубьями зацепления 11 зубчатым зацеплением комплементарно соединен с наружными впадинами зацепления 18 и зубьями зацепления 19 шестерни привода кольцевого щелереза 20. Шестерня привода 20 снабжена наружной цилиндрической опорной поверхностью 13, образующей которой является окружность зацепления, которой она опирается с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность шестерни привода 20.

На одном валу с шестерней привода 20 установлена промежуточная шестерня привода 21, находящаяся в зубчатом зацеплении с шестерней привода 22. Шестерня 22 установлена на одном валу с шестерней привода 23 вертикального позиционирующего колеса привода 16. Шестерня привода 23 выполнена с наружными впадинами и зубьями зацепления аналогично наружным впадинам 18 и зубьям зацепления 19 шестерни привода 20.

Шестерня 22 установлена на задней части рамы, шестерня 21 установлена на передней части рамы устройства. Задняя и передняя части рамы устройства соединены шкворнями 24. Вершина зуба и дно впадины по толщине шестерни привода 21 выполнены сферически выпуклыми. Образующей сферы является цилиндр, образуемый линией, проходящей параллельно оси шкворня 24 через центральную часть соответствующего элемента зацепления шестерни 21. Ось шкворня 24 проходит через ось вращения шестерни 21 и расположена нормально к линии, соединяющей оси вращения шестерен 21, 22 с целью минимизации перекоса зацепления при изменении курса устройства, в процессе которого происходит взаимное скольжение поверхностей зацепления шестерен 21, 22. Шестерня 22 выполнена с зубьями зацепления сферическими вогнутыми комплементарно зубьям шестерни 21. Радиус поперечной кривизны сферы выступов зубьев зацепления и дна впадин зацепления шестерен 21, 22 одинаков.

Устройство снабжено парой нижних опорных колес 25, расположенных по краям устройства симметрично его продольной оси.

Устройство снабжено энергетическим силовым блоком привода 26, блоком управления 27.

Крутящий момент к редуктору, состоящему из шестерен 20-23, от энергетического силового блока привода 26 передается шестерней 28.

Диск щелереза 3 снабжен демпфирующим антифрикционным сегментом 29.

Кольцевой щелерез 4 наружными зубьями зацепления 11 воздействует на мину 30, установленную в грунте (почве).

Предлагаемое устройство для разминирования принудительным подрывом работает следующим образом.

При движении устройства по минному полю крутящий момент от энергетического силового блока привода 26 передается шестерней 28 к редуктору, состоящему из шестерен 20-23, и распределяется шестернями 20, 23 между роторным щелерезом 2 и вертикально-позиционирующим колесом привода 16.

Роторный щелерез 2 с наружным приводом расположен впереди устройства. Работает снизу вверх.

Вертикально-позиционирующее колесо привода 16 установлено за роторным щелерезом 2.

Кольцевой щелерез 4 фиксируется в пространстве в направлении, перпендикулярном плоскости фиг.1, поочередно слева и справа расположенными, соответственно, на нем, а также на приводной 20, опорной 5, центрирующей 6 шестернях, наружными впадинами зацепления 18 и зубьями зацепления 19, впадинами зацепления 10 и зубьями зацепления 11 привода и впадинами зацепления и позиционирования 7 и зубьями зацепления и позиционирования 8. В плоскости фиг.1 кольцевой щелерез 4 позиционируется собственной опорной поверхностью 9 на соответствующих опорных поверхностях шестерни привода кольцевого щелереза 20, опорной 5, центрирующей 6 шестерен.

По фиг.2, 3 крутящий момент к кольцевому щелерезу 4 передается наружными впадинами зацепления 18 и зубьями зацепления 19 шестерни привода кольцевого щелереза 20 посредством выполненных со стороны его внутренней цилиндрической поверхности на боковых поверхностях кольцевого щелереза 4 поочередно слева и справа наружных впадин зацепления 10 и зубьев зацепления 11.

Перемещение кольцевого щелереза 4 в плоскости диска щелереза 3 ограничено цилиндрическими поверхностями обкатки шестерен 20, 5, 6, на которые опирается кольцевой щелерез 4 своими внутренней и наружной цилиндрическими опорными поверхностями. Диаметр цилиндрической поверхности контакта каждой шестерни и кольцевого щелереза 4 равен диаметру соответствующей окружности зацепления.

Кольцевой щелерез 4 режущими органами 12 прорезает в почве щель. Грунт в процессе резания поступает в емкость для приема грунта 15, а затем, после подъема емкости над поверхностью почвы в процессе вращения кольцевого щелереза 4, ротационным путем разбрасывается из емкости для приема грунта 15 по поверхности почвы центробежной силой. Задняя опорная поверхность 14 наружной впадины зацепления 10 и зуба зацепления 11 кольцевого щелереза 4 предотвращает соприкосновение режущей кромки режущего органа 12 и зуба зацепления 19 шестерни привода кольцевого щелереза 20. Задняя опорная поверхность 14 выполнена узкой, поскольку не несет нагрузки зацепления.

Верхняя кромка задней опорной поверхности 14 является продолжением режущей кромки режущего органа 12 и срезает стружку грунта в забое. Большой угол резания верхней кромки задней опорной поверхности 14 обусловливает повышенное сопротивление резанию на этом участке фронта забоя. Однако это обстоятельство не является значимым, поскольку рассматриваемый фронт узкий, а толщина стружки значительно меньше, чем на основном участке забоя перед режущей кромкой очередного режущего органа 12.

Основная часть левого (правого) режущего органа 12 снимает стружку грунта с поверхности забоя, обработанной так же расположенным на кольцевом щелерезе 4 левым (правым) зубом.

Верхняя кромка задней опорной поверхности 14 позиционирована на кольцевом щелерезе 4 так, что в забое следует непосредственно за ближайшим по направлению вращения ротора противоположно расположенным на кольцевом щелерезе 4 режущим зубом режущего органа 12. Поэтому стружка, снимаемая верхней кромкой задней опорной поверхности 14 грунта с поверхности забоя, значительно тоньше, чем стружка, снимаемая основным режущим зубом очередного режущего органа 12.

Траекторией точек кольцевого щелереза 4 в процессе работы устройства является скользящая циклоида. С учетом этого обстоятельства задний угол заточки зуба 11, кромка сопряжения опорной поверхности 13 и следующей за ней впадины зацепления 10 позиционированы так, чтобы исключить их механическое паразитное тормозящее взаимодействие с обрабатываемой поверхностью забоя при заданной скорости линейного перемещения устройства и угловой скорости ротора.

Вертикально-позиционирующее колесо привода 16 фиксируется в пространстве в подшипнике 18, установленном на диске 17.

К вертикально-позиционирующему колесу привода 16 крутящий момент передается шестерней 23 аналогично тому, как это описано в отношении кольцевого щелереза 4.

Колесо 16 выполнено с грунтовыми зацепами. Зацепы снабжены боковыми режущими кромками. Зацепы выполнены аналогично тому, как это описано в отношении кольцевого щелереза 4.

Вертикально-позиционирующее колесо привода 16, опираясь на дно щели грунтовыми зацепами в виде зубьев зацепления, обеспечивает подачу роторного щелереза 2 с кольцевым щелерезом 4 вперед в забой. Наружная цилиндрическая опорная поверхность вертикально-позиционирующего колеса привода 16 препятствует избыточному погружению колеса в грунт дна щели, емкости для приема грунта, выполненные по аналогии с кольцевым щелерезом 4 перед режущим органом на наружной боковой поверхности колеса 16, препятствуют избыточному уплотнению грунта, извлекаемого в процессе взаимодействия с ним грунтовых зацепов в виде зубьев зацепления вертикально-позиционирующего колеса привода 16.

Когда по курсу устройства встречается мина, зубья зацепления 11 кольцевого щелереза 4 режущими органами 12 зацепляют ее, выдергивают с места установки, отбрасывают вперед, производят механическую детонацию взрывателя. Согласно времени срабатывания взрывателя он срабатывает, и происходит подрыв мины.

Роторный щелерез 2 выбрасывает мину 30 от себя вперед и, под воздействием реакции слоя почвы, в котором находится мина, вверх.

Под действием усилия инерции деталей, механически связанных с нажимной поверхностью взрывателя мины, инерции покрывающей мины почвы, а также инерции связанных с механической нажимной поверхностью взрывателя мины деталей взрывателя, приложенных при ударе наружного зуба зацепления 11 по мине в направлении срабатывания взрывателя, он приводится в боевое положение. Зацепы у кольцевого щелереза 4 крупные, чтобы четче зафиксировать мину на себе.

Время срабатывания взрывателя противопехотной, противотанковой мины порядка 1 с. Небольшой фронт обработки почвы устройством позволяет назначить высокую окружную скорость ротора и обеспечить эффект динамического воздействия на мину. При окружной скорости наружной поверхности ротора 7-12 м/сек после ударного соприкосновения с миной и взвода ее взрывателя ротор отбросит ее на расстояние от 1 м (тяжелая мина) до 5 м (легкая мина). Мина отлетает вперед и вверх до момента подрыва, что удаляет центр взрыва от устройства, ослабляет воздействие ударной волны на устройство и снижает вероятность его повреждения в результате подрыва мины.

Если по какой-то причине, например повреждение взрывателя или иная подобная причина отказа боевой части мины, она не детонирует под воздействием предлагаемого устройства, то остается на поверхности почвы в незамаскированном виде и легко обнаруживается визуально после обработки минного поля предлагаемым устройством. Поскольку такая мина отлетает вперед относительно устройства, то может быть подорвана повторным воздействием в текущем или последующем проходе устройства разминирования. После проведения разминирования предлагаемым устройством указанные не взорвавшиеся, открыто лежащие на поверхности почвы мины ликвидируются дистанционно, например подрываются путем прямого обстрела стандартными боеприпасами. Если какая-то из этих мин все же останется в почве, то вероятность ее штатного срабатывания после нескольких актов воздействия устройства будет заведомо ниже требования Организации объединенных наций к надежности разминирования минного поля, равной 99,6%.

Устройство выполнено узким, его ширина определяется наружным размером габарита пары опорных колес, выбрана меньше двойного минимального расстояния между минами, что исключает подрыв мин вне створа движения, позволяет производить подрыв заданной линии мин, исключить множественные параллельные во времени подрывы, также повышается надежность устройства.

За счет малого поперечно размера и, следовательно, малой площади лобового сечения устройства его парусность в плоскости фронта ударной волны взрыва небольшая и ударная волна практически полностью беспрепятственно огибает устройство, проходит мимо, сверху и по бокам. Устройство выполнено преимущественно в подземном исполнении и воспринимает ударную волну только своей относительно небольшой надземной частью. Поэтому значительная часть ударной волны взрыва ослабляется почвой и, большей частью, воздействует на устройство только косвенно. В то же время детали устройства в направлении продвижения фронта взрывной волны имеют значительный линейный размер, поэтому масса устройства, приведенная к единице его ширины (или к площади фронта воспринимаемой им ударной волны), значительная. Это ослабляет отклик устройства на взрыв.

Наконец, при взрыве устройство, имея в целом небольшую массу, под действием ударной волны может беспрепятственно продвинуться на некоторое расстояние вдоль образованной им в почве щели назад, преодолев сопротивление грунтовых зацепов колеса 16. Это способствует снижению степени воздействия ударной волны на устройство, ее демпфированию. Поэтому устройство надежно даже при малой собственной массе, что позволяет экономить энергетические и материальные ресурсы, затрачиваемые на разминирование.

Особенность конструкции устройства позволяет резко ослабить его восприимчивость в отношении ударной волны в целом.

Опорная 5 и центрирующая 6 внутренние шестерни щелереза смещены назад по направлению движения устройства к шестерне привода 20. Кольцевой щелерез 4 в пространстве фиксируется ими тремя. Надежность устройства при взрыве обеспечивается тем, что кольцевой щелерез 4 от ударной волны упруго деформируется, что поглощает часть энергии взрывной волны, и при этом опирается своей внутренней частью на переднюю по направлению движения устройства часть диска 3, что дополнительно гасит энергию взрыва. Поэтому энергия взрыва лишь частично, в соответствии с соотношением жесткости диска щелереза 2 и жесткости кольцевого щелереза 4, передается на подшипники шестерен 20, 5, 6. На цилиндрической поверхности диска, обращенной вперед по направлению движения устройства, установлен демпфирующий антифрикционный сегмент 29. Элемент 29 при взрыве упруго деформируется под воздействием усилия нажатия со стороны кольцевого щелереза 4. Это дополнительно смягчает радиальный удар взрывной волны в диск 3. Ослабленное демпфированием усилие воздействия кольцевого щелереза 4 на диск 3 при подрыве мины, совместно с антифрикционным эффектом антифрикционного сегмента 29, ослабляет тормозящее усилие вращению кольцевого щелереза 4, как и динамические нагрузки на остальные детали роторного щелереза 2.

При взрыве упругая деформация охватывает диск 3, переднюю часть рамы 1 с присоединенными к ней элементами, шкворни 24, заднюю часть рамы 1 с присоединенными к ней элементами, распределяется между указанными деталями, что дополнительно смягчает воздействие ударной волны на устройство.

Установленное за роторным щелерезом 2 вертикально-позиционирующее колесо привода 16 выполнено с грунтовыми зацепами, которые снабжены боковыми режущими кромками, что позволяет зачистить стенки щели и обеспечивать проход вертикально-позиционирующего колеса привода 16 по щели при ее деформации, а также при повороте устройства в процессе смены им курса.

Размер зоны срабатывания мины под воздействием предлагаемого устройства определяется размером сечения мины в направлении створа прохода устройства.

Изменение курса устройства обеспечивается путем перекоса рамы 1 с помощью серводвигателя относительно вертикальной оси, образованной шкворнями 24, которыми соединены передняя и задняя части рамы 1. При изменении курса устройства боковые режущие кромки вертикально-позиционирующего колеса привода 16 подрезают стенки щели, расширяют ее, что позволяет уменьшить радиус поворота устройства. Колесо 16 вращается по направлению движения устройства и задает скорость его движения.

Для обеспечения перекоса рамы 1 промежуточные шестерни 21, 22 редуктора установлены на разных частях рамы 1. Шестерня 21, установленная на передней части рамы 1 устройства, выполнена со сферическими выпуклыми зубьями зацепления. Шестерня 22, установленная на задней части рамы устройства, выполнена со сферическими вогнутыми зубьями зацепления, симметричными зубьям шестерни 21. Ось шкворня 24 расположена нормально к линии, соединяющей оси вращения шестерен 21, 22, с целью минимизации перекоса их зацепления при изменении курса устройства, в процессе которого происходит взаимное скольжение поверхностей зацепления шестерен 21, 22.

Максимальный перекос рамы 1 в штатном противоминном режиме работы устройства задают в пределах нескольких градусов так, чтобы это не влияло на работу зубчатой передачи крутящего момента к роторному щелерезу 2, состоящей из шестерен 21, 22.

Несмотря на небольшой угол перекоса, интенсивность поворота устройства является достаточной, поскольку основная база его шасси - расстояние между вертикальной осью роторного щелереза 2 и вертикальной осью ходового колеса 16, определяющее радиус поворота, - небольшое.

В режиме разворота устройства на 180° при очередном заходе на минное поле возможен режим работы с уменьшенным крутящим моментом, передаваемым к деталям кольцевого щелереза 4 и вертикального позиционирующего колеса привода 16. При этом, без потери надежности зацепления промежуточных шестерен 21, 22, возможно применение большего угла перекоса рамы 1 устройства. При аналоговом режиме плавного увеличения (уменьшения) угла перекоса рамы 1 устройства в процессе его разворота кривизна траектории будет плавно нарастать (убывать). Траектория устройства в плане в зонах изменения ее кривизны будет параболической, поэтому будут минимизированы энергетические затраты на разработку щели, которая, например, при ступенчатом изменении кривизны траектории с линии на дугу окружности может иметь значительный прирост ширины.

Устройство выполнено так, что в рабочем положении зазор между рамой 1 и почвой минимальный в передней части устройства. В зоне опорного ходового колеса 16 клиренс устройства больше для исключения зависания устройства на неровностях рельефа.

Опорные колеса 25 снабжены подвеской. Жесткость подвески выбрана так, чтобы она была достаточной для компенсации малых углов поперечного наклона устройства. В то же время при больших углах продольного наклона на неровностях рельефа, когда устройство задней частью опирается на оба опорных колеса 25, жесткость подвески не препятствует опусканию опорного колеса 16 на дно щели, что исключает его зависание на неровностях рельефа.

Для снижения износа деталей зацепления редуктора в процессе изменения курса устройства можно прекращать передачу крутящего момента к ротору или ослаблять поток крутящего момента.

Масса устройства в целом смещена назад так, чтобы при работе устройства и заглублении от механической реакции работающего снизу вверх роторного щелереза 4 устройство уравновешивалось в вертикальной плоскости относительно приводного колеса 16. Центр массы устройства расположен над осью опорного колеса 16 и немного смещен вперед по направлению движения устройства.

Устройство выполнено управляемым дистанционно, что повышает безопасность. Устройством управляют посредством блока управления курсом 27 программно по ГлоНаС, GPS или визуально дистанционно.

Расстояние между створами смежных в пространстве проходов устройства (или последовательно работающей группировки устройств) выбирают исходя из минимального поперечного размера зоны срабатывания подлежащих уничтожению мин с вероятностью 99,6%.

При размере зоны срабатывания мины 0,1 м, ширине ротора 0,02 м устройство с вероятностью 99,6% производит обработку только 20% объема почвы вероятного размещения мин. Известные устройства обрабатывают весь объем почвы. Предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение объема экскавации грунта при разминировании в 5 раз.

Использована высокая окружная скорость ротора, что повышает удельное энергопотребление в 1,5-2 раза.

Общая экономия энергии на разминирование составляет 2,5-3,3 раза.

Материальные ресурсы для разминирования в стандартном варианте составляют до 15 т/м ширины полосы разминирования.

Материальные ресурсы для разминирования в предлагаемом варианте разминирования составляют, в зависимости от диаметра мины, от 1,5 до 3,0 т/м ширины полосы разминирования.

В рабочем режиме заглубление роторного щелереза 2 в почву регулируется с помощью переднего носка рамы 1.

До тех пор пока устройство работает на глубине меньше заданной, весь вес устройства приведен к основанию ходового колеса 16 и частично приложен к ротору 2, заглубляя его в почву. Опорная пара колес 25 находится в свободном положении, причем ротор 2 заглубляется в почву. Заглубление идет также и благодаря заданному режиму работы ротора 2 снизу вверх, причем ходовое колесо 16 заглубляется, перемещаясь вдоль щели все возрастающей глубины.

После того как достигается номинальная глубина щели, устройство опирается передней частью рамы 1 на почву с усилием, которое в статическом режиме выбрано соответствующим не более 0,1-0,15 массы устройства.

Усилие реакции работающего роторного щелереза 2 воспринимается конструкцией устройства. Горизонтальная составляющая механической реакции подачи ротора при резании грунта в щели воспринимается ходовым колесом 16. Вертикальная составляющая механической реакции ротора при резании грунта в щели воспринимается нижней плоскостью рамы 1. Статическое усилие ротора на основание щели дополняется при работе ротора вертикальной динамической реакцией ротора, приложенной к раме 1, составляющей около 0,15-0,25 веса устройства. При коэффициенте трения скольжения стали (материал, из которого изготовлена рама 1) по почве составляет 0,3-0,4, максимальное дополнительное усилие сопротивления движению устройства составит (0,15-0,35)·(0,3-0,4)=0,045-0,14 веса устройства. Это усилие обусловливает незначительную часть энергетического баланса устройства с учетом того, что основная часть затрачиваемой энергии расходуется на привод ротора.

В случае избыточного заглубления роторного щелереза 2, например в случае прохождения устройством синклинали рельефа, возникает дополнительная вертикальная, направленная вверх механическая реакция в результате давления носка рамы 1, передающаяся на раму 1 устройства. При этом основание носка рамы 1 несколько заглубляется в почву, возникает компенсирующее, направленное вертикально вниз механическое усилие со стороны рамы 1 на почву. Устройство извлекается из почвы, глубина работы роторного щелереза 2 остается постоянной.

В случае недостаточного заглубления роторного щелереза 2, например в случае прохождения устройством антиклинали рельефа, основание рамы 1 отрывается от почвы. Дополнительная вертикальная, направленная вниз механическая реакция вращения ротора 2 в почве прикладывается к раме 1 устройства и возвращает устройство на заданную глубину работы роторного щелереза 2, глубина работы роторного щелереза 2 остается постоянной.

Указаны крайние варианты предела распределения вертикальных реакций на опорные колеса 16 и ротор 1. В процессе реальной работы при заглубленном в почву роторном щелерезе 2 устройство балансирует относительно опорного колеса 16 вдоль направления движения.

Для улучшения балансирования системы в поперечном направлению движения направлении центр тяжести устройства по фиг.2 смещен вправо. Опора устройства на дно щели идет по правому по фиг.2 краю ее дна. Поэтому паразитное запрокидывание устройства против часовой стрелки по фиг.2 в процессе работы в связи с реакцией опоры передней части рамы 1 на почву компенсировано.

В процессе реальной работы при заглубленном в почву роторном щелерезе 2 устройство балансирует также относительно опорного колеса 16 поперек направления движения, опираясь то на одно, то на другое колесо опорной пары 25, сохраняя вертикальное положение.

Остановка устройства в рабочем положении не вызывает проблем дисбаланса, поскольку ходовое колесо 16 и роторный щелерез 2 зафиксированы в щели, опираются на ее дно. После включения рабочего режима устройства, остающегося в рабочем положении с ходовым колесом 16 и роторным щелерезом 2 внутри щели, ходовое колесо 16, вращаясь вокруг своей оси, упирается в дно щели грунтовыми зацепами и прижимает роторный щелерез 2 в забой, вращение ротора дает механическую реакцию, заглубляющую переднюю часть устройства, баланс вертикальных сил, воздействующих на устройство, восстанавливается, работа устройства продолжается в номинальном режиме.

При поперечном наклоне устройства относительно вертикали в процессе работы возрастает механическое усилие на противоположное наклону опорное колесо, и вертикальное положение устройства восстанавливается.

Использование новых элементов в виде

роторного щелереза 2, который содержит диск щелереза 3, кольцевой щелерез 4, опорную 5, центрирующую 6 шестерни привода; кольцевого щелереза 4, снабженного выполненными со стороны его внутренней цилиндрической поверхности на его боковых поверхностях поочередно слева и справа внутренними прямыми впадинами зацепления 7;

опорной 5 и центрирующей 6 шестерен привода, выполненных с поочередно расположенными слева и справа наружными зубьями зацепления 8, комплементарными внутренним впадинам зацепления 7 кольцевого щелереза 4; кольцевого щелереза 4, внутренней цилиндрической опорной поверхностью 9 опирающегося с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность опорной 5, центрирующей 6 шестерен привода, причем каждая опорная поверхность имеет диаметр, равный соответствующему диаметру окружности зацепления;

кольцевого щелереза 4, снабженного выполненными со стороны его наружной цилиндрической поверхности на его боковых поверхностях поочередно слева и справа наружными впадинами зацепления 10 и зубьями зацепления 11 с режущими органами 12, выходящими в сторону наружной цилиндрической опорной поверхности 13 кольцевого щелереза 4, образующей которой является соответствующая окружность зацепления; наружных впадин зацепления 10, выполненных с задней опорной поверхностью 14;

емкости для приема грунта 15, выполненной перед режущим органом на боковой поверхности кольцевого щелереза, открытой в сторону наружной цилиндрической и боковой поверхностей кольцевого щелереза 8;

вертикального позиционирующего колеса привода 16, установленного за роторным щелерезом 2 в подшипнике диска 17, снабженного наружными впадинами и зубьями зацепления, обеспечивающими привод и сцепление колеса с грунтом, выполненным с режущими кромками, емкостями для приема грунта аналогично наружной части кольцевого щелереза 4;

кольцевого щелереза 4, который наружными впадинами зацепления 10 и зубьями зацепления 11 зубчатым зацеплением комплементарно соединен с наружными впадинами зацепления 18 и зубьями зацепления 19 шестерни привода кольцевого щелереза 20;

шестерни привода 20, снабженной наружной цилиндрической опорной поверхностью 13, образующей которой является окружность зацепления, которой она опирается с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность шестерни привода 20;

шестерни привода 23 вертикального позиционирующего колеса привода 16, выполненной с наружными впадинами и зубьями зацепления аналогично наружным впадинам 18 и зубьям зацепления 19 шестерни привода 20;

шестерни 22, установленной на задней части рамы;

шестерни 21, установленной на передней части рамы устройства;

шкворней 24, соединяющих заднюю и переднюю части рамы 1 устройства;

вершины зуба и дна впадины шестерни привода 21, которые по толщине шестерни выполнены сферически выпуклыми, причем образующей сферы является цилиндр, образуемый линией, проходящей параллельно оси шкворня 24 через центральную часть соответствующего элемента зацепления шестерни 21;

оси шкворня 24, выполненной проходящей через ось вращения шестерни 21 и расположенной нормально к линии, соединяющей оси вращения шестерен 21, 22 с целью минимизации перекоса зацепления при изменении курса устройства, в процессе которого происходит взаимное скольжение поверхностей зацепления шестерен 21, 22;

шестерни 22, выполненной с элементами зацепления, сферически вогнутыми комплементарно зубьям шестерни 21;

пары нижних опорных колес 25, расположенных по краям устройства симметрично его продольной оси;

демпфирующего антифрикционного сегмента 29

позволяет

повысить надежность устройства для разминирования принудительным подрывом, снизить стоимость, повысить эффективность и безопасность процесса разминирования

т.к.

ослабляется воздействие взрывной волны на устройство для разминирования принудительным подрывом ввиду его малого поперечного размера и размещения преимущественно в почве, применения динамического воздействия на мину за счет высокой окружной скорости зацепов кольцевого щелереза, причем мина извлекается из грунта и отбрасывается от устройства до момента подрыва; обеспечивается его автономное перемещение по заданному курсу и управление курсом за счет применения сочлененной рамы и устройства управления, повышается надежность кинематических элементов привода за счет применения привода кольцевого щелереза с внешней стороны и применения демпфирующего антифрикционного сегмента; снижается металлоемкость за счет компактности, автономности устройства и применения информационного способа координации перекрытия обрабатываемой площади минного поля; снижается энергоемкость за счет уменьшения в 5-10 раз количества грунта, обрабатываемого в процессе разминирования.

Изобретение относится к устройству для разминирования принудительным подрывом. Устройство состоит из плоской вертикальной рамы, выполненной из двух сегментов, и снабжено редуктором, энергетическим силовым блоком привода, блоком управления, транспортным приспособлением в виде транспортных штифтов. Сегменты рамы соединены между собой шкворневым соединением. На переднем по направлению движения устройства сегменте рамы вертикально установлен роторный щелерез, который содержит диск щелереза, кольцевой щелерез, опорную и центрирующую шестерни привода. Кольцевой щелерез снабжен выполненными со стороны его внутренней цилиндрической поверхности на его боковых поверхностях поочередно расположенными слева и справа наружными зубьями зацепления, комплементарными внутренним впадинам зацепления кольцевого щелереза. Кольцевой щелерез внутренней цилиндрической опорной поверхностью опирается с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность опорной и центрирующей шестерней привода. Каждая опорная поверхность имеет диаметр, который равен соответствующему диаметру окружности зацепления. Кольцевой щелерез снабжен режущими органами, направленными к наружной поверхности кольцевого щелереза. Перед режущим органом на боковой поверхности кольцевого щелереза выполнена емкость для приема грунта, открытая в сторону наружной цилиндрической и боковой поверхностей кольцевого щелереза. На заднем сегменте рамы установлено вертикальное позиционирующее колесо привода. Вертикальное позиционирующее колесо снабжено наружными впадинами и зубьями зацепления, обеспечивающими привод и сцепление колеса с грунтом, и выполнено с режущими кромками и емкостями для приема грунта. Кольцевой щелерез снабжен на боковых поверхностях со стороны наружной цилиндрической поверхности поочередно слева и справа наружными впадинами зацепления, выполненными в боковой поверхности емкости для приема грунта, и зубьями зацепления. Зубья зацепления расположены между емкостями для приема грунта, направлены к наружной стороне кольцевого щелереза и снабжены режущими органами. Наружные впадины зацепления выполнены с задней опорной поверхностью. Достигается повышение надежности устройства за счет снижения воздействия на него взрывной волны. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для разминирования принудительным подрывом, состоящее из плоской вертикальной рамы, выполненной из двух сегментов, снабженное энергетическим силовым блоком привода, блоком управления, транспортным приспособлением в виде транспортных штифтов, редуктором, сегменты рамы соединены между собой шкворневым соединением, на переднем по направлению движения устройства сегменте рамы вертикально установлен роторный щелерез, который содержит диск щелереза, кольцевой щелерез, опорную и центрирующую шестерни привода, кольцевой щелерез снабжен выполненными со стороны его внутренней цилиндрической поверхности на его боковых поверхностях поочередно слева и справа внутренними прямыми впадинами зацепления, опорная и центрирующая шестерни привода выполнены с поочередно расположенными слева и справа наружными зубьями зацепления, комплементарными внутренним впадинам зацепления кольцевого щелереза, кольцевой щелерез внутренней цилиндрической опорной поверхностью опирается с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность опорной и центрирующей шестерней привода, каждая опорная поверхность имеет диаметр, равный соответствующему диаметру окружности зацепления, кольцевой щелерез снабжен режущими органами, направленными к наружной стороне кольцевого щелереза, перед режущим органом на боковой поверхности кольцевого щелереза выполнена емкость для приема грунта, открытая в сторону наружной цилиндрической и боковой поверхностей кольцевого щелереза, на заднем сегменте рамы установлено вертикальное позиционирующее колесо привода, колесо снабжено наружными впадинами и зубьями зацепления, обеспечивающими привод и сцепление колеса с грунтом, и выполнено с режущими кромками и емкостями для приема грунта, отличающееся тем, что кольцевой щелерез снабжен на боковых поверхностях со стороны наружной цилиндрической поверхности поочередно слева и справа наружными впадинами зацепления, выполненными в боковой поверхности емкости для приема грунта, и зубьями зацепления, расположенными между емкостями для приема грунта, направленными к наружной стороне кольцевого щелереза и снабженными режущими органами, наружные впадины зацепления выполнены с задней опорной поверхностью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевой щелерез имеет наружную цилиндрическую опорную поверхность, образующей которой является окружность зацепления элементов зацепления, выполненных с наружной стороны кольцевого щелереза.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено шестерней привода кольцевого щелереза, выполненной с наружными элементами зацепления (впадинами зацепления и зубьями зацепления), комплементарными соответственно зубьям зацепления и впадинам зацепления, выполненным с наружной стороны кольцевого щелереза.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шестерня привода кольцевого щелереза выполнена с наружной цилиндрической опорной поверхностью, образующей которой является окружность зацепления наружных элементов зацепления шестерни привода кольцевого щелереза.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шестерня привода вертикального позиционирующего колеса привода выполнена с наружными впадинами и зубьями зацепления, комплементарными соответственно зубьям зацепления и впадинам зацепления, выполненным на наружной части вертикального позиционирующего колеса привода.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что редуктор снабжен находящимися в зацеплении промежуточной шестерней, установленной на задней части рамы, и промежуточной шестерней привода кольцевого щелереза, установленной на передней части рамы устройства, вершина зуба и дно впадины промежуточной шестерни привода кольцевого щелереза по толщине шестерни выполнены сферически выпуклыми относительно ее центра, причем ось шкворня выполнена нормально к линии, соединяющей оси вращения промежуточных шестерней, вершина зуба и дно впадины промежуточной шестерни, установленной на задней части рамы, по толщине шестерни выполнены сферически вогнутыми комплементарно зубьям промежуточной шестерни привода кольцевого щелереза.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диск щелереза снабжен демпфирующим антифрикционным сегментом, выполненным на наружной цилиндрической передней по направлению движения устройства трети периметра диска щелереза.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передний сегмент рамы выполнен с горизонтальной нижней опорной поверхностью, которая расположена выше нижней части роторного щелереза на заданную глубину выполняемой устройством щели в почве.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорная часть вертикального позиционирующего колеса привода расположена в одной горизонтальной плоскости с нижней частью роторного щелереза под центром тяжести устройства.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено парой нижних опорных колес, расположенных по вертикали на 20-40 мм выше горизонтальной нижней опорной поверхности переднего сегмента рамы по краям устройства на нижнем поясе задней части рамы устройства симметрично его продольной оси.