СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ ДВИЖИТЕЛЯ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ И УСТРОЙСТВО ДВИЖИТЕЛЯ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ Российский патент 2014 года по МПК B62D55/08 

Изобретения относятся к области гусеничных движителей, предназначенных для перемещения военной техники и вооружения в условиях бездорожья на грунтовой и заболоченной местности.

Известен способ повышения проходимости движителя танка, заключающийся в том, что металлический коробчатый корпус под днищем оснащают опорными катками, перед днищем - парой натяжных, за днищем - парой ведущих катков и над корпусом - поддерживающими катками, катки совместно охватывают по бортам корпуса две широкие гусеничные ленты, гусеничные ленты составляют шарнирно связанные плоские траки с выдвинутыми наружу поперечными плоскими грунтозацепами, гусеничные ленты шириной в вдоль бортов корпуса устанавливают на расстоянии b>в, орудийные стволы устанавливают с возможностью поворота по бортам корпуса, оси опорных катков под центральной частью опорной поверхности гусеничных лент и оси опорных катков задней половины опорной поверхности располагают в двух плоскостях - центральной горизонтальной и задней, наклонной к ней под малым углом для снижения сопротивления грунта сдвигу при поворотах танка [1].

Недостатками известного способа повышения проходимости тяжелого танка типа «Рикардо» Mk.V (Англия) массой 34 т на гусеничном ходу является высокое давление под каждой гусеницей, рассматриваемой в расчетах как отдельный штамп, превышающее несущую способность слабых грунтовых и торфяных оснований. Широкие гусеницы составлены непрерывно из тяжелых траков общим весом, составляющим ≈1/4 веса всего танка. Высокие боковые борта корпуса танка, охваченные гусеничными лентами, резко повышают габариты танка по высоте. Плоская опорная поверхность гусеницы танка вызывает большие пики контактных давлений по концам и по краям гусеничной ленты, которые приводят к сдвигам и выпорам грунта под гусеницей с потерей прочности и критической устойчивости основания и буксованию движителя.

Известен способ повышения проходимости движителей современных тяжелых танков, заключающийся в том, что бронированный коробчатый корпус устанавливают между двумя широкими гусеничными лентами с непрерывно шарнирно соединенными плоскими траками, траки образуют две плоские горизонтальные поверхности контакта с грунтовым основанием по обеим боковым сторонам корпуса и охватывают опорные, при наличии - поддерживающие, передний натяжной и задний ведущий катки, при этом оси крайних натяжных, ведущих и поддерживающих катков устанавливают выше осей опорных катков, оси опорных катков располагают в одной горизонтальной плоскости, верхнюю часть корпуса танка по высоте и орудийную башню на корпусе располагают выше верхней ветви гусеничных лент, а гусеничные ленты шириной в по бокам корпуса устанавливают друг от друга на расстоянии b>в [2].

Существенным недостатком известного способа перемещения огнестрельного орудия на гусеничном ходу является то, что при массе танка, например, T-72 отечественного производства в 41 т и давлении на грунт каждой гусеничной лентой p=0,83 кг/см² допускаемое давление [p] оказывается недостаточным даже для одноразового обеспечения несущей способности заболоченных участков местности (по С.С. Корчунову) [p]=(2/3…3/4)(0,04+0,375П/F)=0,039 МПа [3] (торфяная залежь), где П=998,6 см - периметр опорной поверхности одной гусеничной ленты площадью F=30765,6 см², когда p>[p]. При этом каждая гусеничная лента работает отдельно друг от друга на грунте и торфе, а не как один штамп, так как расстояние между внутренними краями гусениц шириной в=72 см составляет b=194 см, что в 2,7 раза больше ширины гусеницы, и линии сдвигов основания между гусеницами выходят на дневную поверхность с потерей его прочности и устойчивости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ повышения проходимости тяжелого гусеничного танка «типа 90» компании Mitsubishi, заключающийся в том, что бронированный коробчатый корпус устанавливают между двумя широкими гусеничными лентами с непрерывно, шарнирно соединенными плоскими траками, траки с опорными катками на торсионных подвесках по обеим сторонам корпуса подвешенного танка образуют опорную поперечную полуцилиндрическую поверхность с опытным путем полученным диаметром D=l/sinψ, где l - длина следа слабой опорной поверхности гусеничной ленты, ψ - угол полуконтакта полуцилиндрической поверхности гусеничной ленты со слабым основанием с углом φ внутреннего трения и удельным сцеплением с, на жестком основании опорные катки с гусеничными лентами под весом танка образуют плоскую опорную поверхность при деформации торсионных подвесок центральных опорных катков, траки выполняют с поперечными выдвинутыми наружу поперечными плоскими грунтозацепами, гусеничные ленты охватывают опорные, поддерживающие, натяжной и ведущие катки, при этом оси натяжных, ведущих и поддерживающих катков устанавливают выше осей опорных катков, верхнюю часть корпуса танка по высоте и орудийную башню на корпусе располагают выше верхней ветви гусеничных лент, а гусеничные ленты шириной в по бокам корпуса устанавливают друг от друга на расстоянии b>в [4].

Несмотря на более высокую проходимость по грунтовым основаниям танка «типа 90» (Япония) с поперечной полуцилиндрической опорной поверхностью гусеничных лент с радиусом контакта R с основанием, полученным опытным путем для преодоления слабых грунтов, по сравнению с отечественным танком T-72 с плоской опорной поверхностью контакта гусеничных лент с грунтом, установка гусеничных лент друг от друга на расстоянии b>в на торфяных болотах приведет к развитию линий сдвигов основания под гусеничными лентами с их выходом на дневную поверхность, при этом теряется несущая способность торфяного основания и его устойчивость под каждой гусеничной лентой - танк проваливается и тонет в торфяном болоте. Причем определяющую отрицательную роль в способе повышения проходимости известного танка «типа 90» (Япония) играет плоская опорная поверхность гусеничных лент в поперечном сечении, которая вызывает концентрацию контактных напряжений под краями гусеничных лент, превышающих вдвое среднее давление под гусеничной лентой, и прогрессивные выпоры грунта из-под ее краев или срез торфа краями гусеничной ленты, приводящие к резкому снижению проходимости танка.

Технический результат по предлагаемому способу повышения проходимости движителя военной техники - гусеничного танка в условиях слабых грунтов и заболоченной торфяной залежи, заключающемуся в том, что бронированный коробчатый корпус с поворотным кругом орудийной башни устанавливают между двумя широкими гусеничными лентами с непрерывно шарнирно соединенными траками, траки в сборе совместно с опорными катками на торсионных подвесках по обеим сторонам корпуса тяжелого танка в подвешенном состоянии образуют в продольном сечении общую опорную полуцилиндрическую поверхность диаметром D=l/sinψ, где l - длина следа опорной поверхности гусеничной ленты на слабом основании, ψ - угол полуконтакта выпуклой поверхности гусеничной ленты со слабым грунтовым или торфяным основанием, обладающим при ненарушенной структуре углом φ_стр внутреннего трения и удельным сцеплением c_стр, на жестком основании опорные катки с гусеничными лентами под весом P танка образуют плоскую опорную поверхность при деформации торсионных подвесок центральных опорных катков, траки выполняют за одно целое с выдвинутыми наружу на высоту t поперечными плоскими грунтозацепами, которые образуют наружными ребрами обеих гусеничных лент единую полуцилиндрическую опорную поверхность диаметром D_н=D+2t, гусеничные ленты охватывают опорные, поддерживающие, натяжной и ведущий катки, при этом оси натяжных, ведущих и поддерживающих катков устанавливают выше осей опорных катков, орудийную башню на корпусе располагают выше верхних ветвей гусеничных лент, а гусеничные ленты шириной в по бокам корпуса устанавливают друг от друга на расстоянии b, достигается тем, что гусеничные ленты тяжелого танка устанавливают на грунте друг от друга на расстоянии b=в, на торфе - b≤1 м при общей площади проекции следа опорной поверхности на горизонталь гусеничного движителя F=(2в+b)l, опорной поверхностью обеих гусеничных лент создают под давлением

на грунте: $$[p_{Г.стр}^{раст}]=2c\cdot \cos \varphi /(1+{\sin }^2\varphi )$$ ,

где удельное сцепление $$c={{\displaystyle c}}_{стр}[\raisebox{1ex}{$2-tg\phi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$tg{{\displaystyle \phi }}_{стр}$}\right.]$$ ,

на торфе: $$[p_{Т.стр}^{раст}]=2c\cdot \cos \varphi /(1+\sin \varphi )$$

общую полусферическую поверхность расчетным диаметром D_сф=D при углах полуконтакта гусеничных лент со слабым грунтовым или торфяным основанием ψ=φ=arcsin[2sinφ_стр/(1+sin²φ_стр)]-φ_стр путем установки или выдвижения в продольных рядах опорных катков по радиусу R=D/2, при этом грунтозацепы на внешних краях гусеничных лент выступают на высоту:

$$T=t+(D/2)\cdot [1+\sqrt{1-{(b/D)}^2}]-(2в+b)\cdot 2ctg\psi$$ ,

коробчатый корпус боковыми бортами размещают в пространстве гусеничной ленты между опорными, поддерживающими, натяжными и ведущими катками, которые по бортам корпуса и сами борта корпуса прикрывают продольные броневые листы, бортовые броневые листы корпуса устанавливают под углом по высоте корпуса, продолжая внешние обводы оружейной башни, а на концах корпуса установлен к нему под острым углом, сквозной вертикальный проем поворотного круга орудийной башни в корпусе располагают непосредственно между внутренними краями верхних ветвей гусеничных лент, причем при установке гусеничных лент средних и легких танков за краями боковых бортов корпуса на расстоянии друг от друга b>в>1 м каждую гусеничную ленту в поперечном сечении выполняют по дуге окружности расчетным диаметром D_н, при этом траки длиной в в гусеничных лентах выполняют чередующимися через один с укороченными траками до величины ширины спаренных катков при четном числе траков, при нечетном числе траков оба крайних стыкуемых в замкнутой ленте трака принимают длиной в.

Пример 1. Танк весом P=50 т перемещается по заболоченной местности - торфяная низинная залежь. Расстояние между гусеницами составляет b=100 см, ширина гусеницы в=90 см, длина контакта гусеницы с залежью l=750 см. Торфяная залежь с поверхности на глубину 1,5 м характеризуется удельным сцеплением с=0,02 МПа, углом внутреннего трения $${\varphi }_T={\varphi }_T^{стр}={16}^{о}$$ , модулем деформации Е=0,3 МПа, коэффициентом Пуассона µ=0,3.

Дадим оценку проходимости залежи танком. Так как b≤1 м, то считается, что две гусеницы танка образуют один штамп площадью F=l·(2в+b)=444·280=124320 см², периметром П=2·(444+280)=1448 см. Долговременная несущая способность торфяной залежи по А.Г. Гинцбургу [3] р_А=0,04+0,375·П/F=0,0437 МПа. Допускаемая несущая способность залежи [p]=(2/3…3/4)p_A=0,0314 МПа, среднее давление полусферической опоры танка на залежь:

p_ср=P/F_сф=50000/[F(1+2(1-cosφ)/sin²φ)]=50000/{124320·[1+2(1-cos16°)/sin²16°]}=0,01992 МПа≤[p],

следовательно, проходимость торфа танком гарантирована. Упругая составляющая полной осадки гусениц танка как единого полусферического штампа площадью:

$$\begin{array}{l}{F}_{сф}=F[1+2(1-\cos \varphi )/{\sin }^2\varphi ]равнаS_{упр}=\sqrt{F[1+2(1-\cos \varphi )/{\sin }^2\varphi ]}\cdot (1-{\mu }^2)p_{cp}/(\pi E)=\\ =501\cdot (1-{\mathrm{0,3}}^2)\cdot \mathrm{0,2381}/(3\pi )=\mathrm{11,52}см.\end{array}$$

При единой полусферической опорной поверхности обеих гусениц на залежи максимальный угол упругого полуконтакта должен составлять величину [5] ψ_T=φ=16°, допускаемое давление на торфяную залежь для многоразового прохождения танками равно:

$$[p_{Г.стр}^{раст}]=2c\cdot \cos \varphi /(1+\sin \varphi )=2\cdot \mathrm{0,02}\cdot \cos {16}^o/(1+\sin {16}^o)=\mathrm{0,03014}МПа$$ .

Стрела максимального прогиба ненарушенной залежи под центром полусферической поверхности обеих гусениц равна:

S₀=l(1-cosφ)/(2sinφ)=444(1-cos16°)/(2sin16°)=31,17 см,

а общая упругая осадка залежи под центром танка будет составлять величину $$S_{упр}^{\Sigma }=S_0+S_{упр}=\mathrm{31,17}+\mathrm{11,52}=\mathrm{44,7}см$$ .

С другой стороны [3], упругая осадка плоского жесткого прямоугольного штампа на торфяной залежи при внешнем давлении p_ср определяется как:

$$S^{\Sigma }=p_{cp}/K=p_{cp}\sqrt{F}/E=\mathrm{0,1992}\sqrt{124320}/3=\mathrm{23,41}см$$ .

Таким образом, опорная поверхность гусениц танка, вписывающаяся в полусферическую сферическую поверхность, уменьшает осадку гусеничных лент по краям танка в 2 раза.

Впервые новое научное направление «Физика контактного взаимодействия материальной среды» (раздел «Механика») [5] позволило установить четкие границы всех пяти фазовых напряженно-деформированных состояний материальных (грунтовых, торфяных) сред, которые определяются физическими характеристиками: углом (φ) внутреннего трения и удельным сцеплением (c), присущим всем материальным средам (даже поверхностной пленке воды). Установлено, что несущая способность грунтовых и торфяных оснований под выпуклыми опорными нагруженными поверхностями повышается на 30% по сравнению с плоскими опорными поверхностями, а устойчивость оснований - в 2 раза. Из курса «Механика торфяной залежи» известно, что если расстояние между двумя плоскими штампами равно или меньше 1 м, то оба штампа работают на торфе под одинаковой нагрузкой как один штамп, поэтому установка траков длинных и коротких в гусеничной ленте через один на 35% снижает массу гусеничных лент при их удлинении и охвате всего корпуса танка, при этом тангенциальные срезающие торфяную поверхность залежи напряжения τ_ср снижаются, а несущая способность залежи под зубчатой краевой поверхностью гусеничных лент резко повышается, так как периметр боковой поверхности увеличивается более чем в 2 раза.

Известно устройство гусеничного движителя танка типа «Рикардо» Mk.V (Англия) массой 34 т, состоящее из металлического коробчатого корпуса, под днищем которого установлены опорные катки, перед днищем - пара натяжных, за днищем - пара ведущих катков, а над корпусом - поддерживающие катки двух гусеничных лент большой ширины в, составленных из шарнирно связанных плоских траков с выступающими наружу на высоту t плоскими прямыми узкими грунтозацепами и охватывающие катки по бортам корпуса на расстоянии b>в, осей опорных катков под центральной частью опорной поверхности и осей опорных катков задней половины опорной поверхности гусеничного хода, установленных в двух прямых плоскостях - центральной и задней, наклоненной к ней под малым углом, двух орудийных стволов, установленных по боковым бортам корпуса [1].

Недостатком известного гусеничного движителя является его низкая проходимость слабых грунтовых и непроходимость заболоченных торфяных оснований, связанная с установкой гусеничных лент на расстоянии более ширины самой гусеничной ленты, когда линии сдвигов основания под гусеничными лентами выходят на дневную поверхность и теряется его устойчивость и проходимость танком. При этом давление под каждой гусеничной лентой, установленной под опорными катками в двух плоскостях, образующих под тупым углом на слабых основаниях практически одну плоскость, резко возрастает под краями гусеничных лент и режет основание при потери его прочности и устойчивости под танком.

Известно устройство гусеничного движителя современного тяжелого танка, состоящее из бронированного коробчатого корпуса шириной b, двух широких гусеничных лент шириной в<b, установленных вдоль боковых бортов с внешней стороны корпуса, составленных из шарнирно связанных плоских траков с выступающими на одну высоту t грунтозацепами, охватывающих установленные на торсионных подвесках в одной горизонтальной плоскости опорные катки, передние натяжные, задние ведущие и при необходимости поддерживающие спаренные катки, из орудийной башни, установленной на корпусе вместе с его верхней частью выше верхних ветвей гусеничных лент [2].

Существенным недостатком современных тяжелых танков с плоскими опорными ветвями гусеничных лент, установленных друг от друга на расстоянии b>в, является их непроходимость слабых грунтовых и заболоченных торфяных оснований.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тяжелый танк «типа 90» японской компании Mitsubishi, состоящий из бронированного коробчатого корпуса шириной b, из двух широких гусеничных лент шириной в<b, установленных вдоль боковых бортов с внешней стороны корпуса, составленных из шарнирно связанных плоских траков с выступающими на одну высоту t грунтозацепами, охватывающих установленные в подвешенном состоянии на торсионных подвесках в одной поперечной полуцилиндрической плоскости диаметром D=l/sinψ опорные катки, где l - длина следа слабой опорной поверхности гусеничных лент, ψ - угол полуконтакта полуцилиндрической поверхности гусеничной ленты со слабым основанием с углом φ внутреннего трения и удельным сцеплением с, при наличии поддерживающих, натяжных и ведущих катков, установленных выше осей опорных катков, из орудийной башни, установленной на поворотном круге на корпусе вместе с его верхней частью выше верхних ветвей гусеничных лент [4].

При высокой проходимости грунтовых оснований известные конструкции гусеничного хода тяжелых танков при установке гусеничных лент шириной в на расстоянии b>в оказывается недостаточной для проходимости слабых водонасыщенных грунтовых и торфяных заболоченных территорий. Расчетные аналитические зависимости для параметра - диаметра D опорной поверхности гусеничного движителя танка отсутствуют, размер D получают опытным путем при оценке проходимости конкретных грунтовых оснований.

Технический результат в предлагаемом устройстве движителя военной техники - гусеничного танка, состоящем из бронированного коробчатого корпуса ширины В₀, из двух гусеничных лент шириной в, установленных вдоль боковых бортов корпуса, составленных из шарнирно связанных траков с выступающими на высоту t грунтозацепами, и охватывающих установленные в подвешенном состоянии на торсионных подвесках в одной поперечной полуцилиндрической плоскости диаметром D=l/sinψ опорные катки, где l - длина следа опорной поверхности гусеничной лент, ψ - угол полуконтакта полуцилиндрической поверхности гусеничной ленты со слабым основанием ненарушенной структуры с углом φ_стр внутреннего трения и удельным сцеплением c_стр, а также поддерживающие, натяжные и ведущие катки, из осей натяжных, поддерживающих и ведущих катков, установленных выше осей опорных катков, из орудийной башни, установленной поворотном круге на корпусе выше верхних ветвей гусеничных лент, достигается тем, что гусеничные ленты тяжелого танка с катками выполнены установленными на грунте друг от друга на расстоянии b=в, на торфе - b≤1 м, при общей площади проекции следа опорной поверхности на горизонталь гусеничного движителя F=(2в+b)l, опорная поверхность обеих гусеничных лент при давлении

для грунта: $$[p_{стр.Г}^{раст}]=2c\cdot \cos \varphi /(1+{\sin }^2\varphi )$$ ,

где удельное сцепление $$c={{\displaystyle c}}_{стр}[2-tg\varphi /tg{\varphi }_{стр}]$$ ,

для торфа: $$[p_{стр.Т}^{раст}]=2c\cdot \cos \varphi /(1+\sin \varphi )$$

выполнена полусферической с расчетным диаметром D_сф=D при углах полуконтакта гусеничных лент со слабым грунтовым или торфяным основанием ψ=φ=arcsin[2sinφ_стр/(1+sin²φ_cmp)]-φ_стр, где для торфяной залежи φ_T=φ_стр и c_T=c_стр, при этом грунтозацепы на внешних краях гусеничных лент выполнены выступающими на высоту:

$$T=t+(D/2)\cdot [1+\sqrt{1-{(b/D)}^2}]-(2в+b)\cdot 2ctg\psi$$

и образуют общую поперечную полуцилиндрическую поверхность, коробчатый корпус установлен во внутреннем пространстве гусеничных лент между опорными, поддерживающими, натяжным и ведущим катками таким образом, чтобы продольные броневые листы бортов корпуса образовывали с вертикалью острый угол, продолжая внешние обводы орудийной башни, а на концах корпуса - под острым углом к его продольной оси, орудийная башня установлена непосредственно над верхними ветвями гусеничных лент, при этом сквозной вертикальный проем поворотного круга орудийной башни в корпусе выполнен непосредственно между внутренними краями верхних ветвей гусеничных лент, причем при установке гусеничных лент средних и легких танков за краями боковых бортов корпуса на расстоянии друг от друга b>в опорная поверхность каждой гусеничной ленты в поперечном сечении выполнена по полусферической поверхности расчетным диаметром D_сф, грунтозацепы по краям каждой гусеничной ленты выступают на высоту T, а траки длиной в в гусеничных лентах установлены чередующимися через один с укороченными траками до величины ширины спаренных катков при четном числе траков, при нечетном числе траков оба крайних стыкуемых в замкнутой ленте трака выполнены длиной в.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 дан общий вид гусеничного движителя тяжелого танка с продольным вертикальным разрезом гусеничной ленты (с катками и корпусом танка), на фиг.2 - вид гусеничного движителя танка спереди при b=в, на фиг.3 - вид танка на гусеничном ходу сверху при b=в, на фиг.4 - вид гусеничного движителя легкого и среднего танка сзади при b>в, на фиг.5 - поперечный разрез гусеничной ленты при ее ширине в=b, на фиг.6 - поперечный разрез гусеничной ленты при в<b, на фиг.7 - вид А фиг.5, на фиг.8 - вид Б на фиг.6.

Устройство гусеничного движителя тяжелого танка типа Т-10М по предлагаемому техническому решению состоит из бронированного коробчатого корпуса. 1 (фиг.1) шириной В₀ (фиг.2, 3), установленного на двух гусеничных лентах 2 шириной в, расположенных вдоль боковых бортов 3 корпуса на расстоянии b=в друг от друга и составленных из шарнирно связанных траков 4 с выступающими по длине в трака грунтозацепами на высоту t на внутреннем крае гусеничной ленты и на высоту:

$$T=t+(D/2)\cdot [1+\sqrt{1-{(b/D)}^2}]-(2в+b)\cdot 2ctg\psi$$ на ее внешнем крае (фиг.2), где угол совместного контакта гусеничных лент с их полусферическим следом на грунтовом и торфяном основании ψ=φ=arcsin[2sinφ_стр/(1+sin²φ_cmp)]-φ_стр, для торфяной залежи - φ=φ_T.стр и c=c_T.стр. Диаметр полусферического следа D_сф=l/sinψ, где l - длина следа на поверхности слабого основания. Бронированный коробчатый корпус 1 установлен во внутреннем пространстве гусеничных лент 2 между опорными 5, поддерживающими 6, натяжными 7 и ведущими 8 катками. Боковые борта 3 корпуса 1 с гусеничными лентами 2 установлены под углом по высоте корпуса, продолжая внешние обводы орудийной башни 9, а на концах корпуса - под острым углом к нему. Орудийная башня 9 установлена непосредственно под верхними ветвями гусеничных лент 2, при этом сквозной вертикальный проем поворотного круга (не показан) орудийной башни в корпусе 1 выполнен непосредственно между внутренними краями верхних ветвей гусеничных лент 2.

Устройство гусеничного хода средних и легких танков (фиг.4) может быть выполнено при установке гусеничных лент 2 по бокам коробчатого корпуса 1 на расстоянии b>в таким образом, что опорные катки 5 с опорной частью каждой гусеничной лентой 2 будут образовывать две полусферические поверхности на слабом основании диаметром D_сф=D, при этом верхние ветви гусеничных лент 2 проходят на уровне основания орудийной башни 9, а траки 4 гусеничных лент выполнены с полуцилиндрической продольной поверхностью диаметром D.

Траки 4 гусеничных лент 2 (фиг.5, 6, 7, 8) установлены чередующимися через один с укороченными траками 10 до величины ширины спаренных катков при четном числе траков, при нечетном числе траков оба крайних стыкуемых в замкнутой ленте трака 11, 12 выполнены длиной в, равной ширине гусеничной ленты.

В условиях заболоченной местности с углом φ=15° внутреннего трения, удельным сцеплением c=0,015 МПа и удельным весом γ=0,0017 кг/см³ тяжелый танк типа Т-10М весом 50 т с предлагаемой полусферической опорной поверхностью обеих гусеничных лент шириной в=b=72 см и диаметром D_сф=l/sinψ_Т=444/sin18°=1436,9 см, где l=444 см - длина следа опорной части гусеничной ленты, угол полуконтакта по длине l гусеничной ленты с торфяным болотом равен ψ=φ=18°. Площадь полусферической опорной поверхности гусеничных лент танка равна:

F_сф=(2в+b)·l·[1+2(1-cosφ)/sinφ]=216·444·1,3165=126258 см² и создает давление на торфяное болото p_ср=50000/126258=0,0396 МПа. Допускаемое давление на торфяное болото $$[p_{стр.Т}^{раст}]=2c\cdot \cos \varphi /(1+\sin \varphi )=2\cdot \mathrm{0,015}\cdot \cos {18}^o/(1+\sin {18}^o)=\mathrm{0,0218}МПа$$ - по теории «Физики контактного взаимодействия» и допускаемое давление:

[p]=(2/3…3/4)p_A=0,708·(0,04+0,9·П_сф/F_сф)=0,708·[0,04+0,9·5295/126258]=0,055 МПа - для одноразового прохождения болота танком по теории «Механики торфяной залежи». Таким образом, одноразовая проходимость заболоченной местности модифицированным тяжелым танком Т-10М обеспечена.

Известен способ повышения проходимости грунтового и торфяного основания под гусеничным движителем, заключающийся в увеличении опорной поверхности (F) каждой гусеницы при заданной их длине (l) путем увеличения ширины (в) на основаниях с низкой несущей способностью, в придании скосов опорной поверхности траков на краях гусеницы, отличающийся тем, что опорной поверхности гусеницы придают в продольном направлении выпор по радиусу $$R\ge (1/\sqrt{\pi })/\sin {\psi }_{\max }$$ , где угол сектора полуконтакта продольной опорной поверхности гусеницы при «первой критической» нагрузке

на грунт:

$$\angle ({\psi }_{\max }^{кр1})=arctg[p_{раст}^{стр}/(p_{ц}^{кр}+\mathrm{0,5}{p}_{раст}^{стр}+c\cdot ctg\varphi )]$$ ,

на торф:

$$\angle ({\psi }_{\max }^{кр\mathrm{1,}T})=arctg\{2\sin 2\varphi \cos \varphi /[(1+7\sin \varphi +2{\sin }^2\varphi )\cdot (1+\sin \varphi )]\}$$ ,

где φ - угол внутреннего трения, с - удельное сцепление основания,

$$p_{раст}^{стр}=2c\cdot \cos \varphi /(1+\sin \varphi )$$ - давление структурной прочности основания на растяжение;

$$p_{ц}^{кр}=с\{\pi /[1+(\varphi -\pi /2)tg\varphi ]+[2\cos \varphi /(1-\sin \varphi )]\}$$ - критическое давление под центром радиальной поверхности контакта гусеницы с основанием,

а по ширине гусеницы тракам придают выпуклую опорную поверхность под радиусом R, при этом осадку гусеницы под центром на основании получают равной:

$$S=(в/2)\{[(1-\cos {\psi }_{\max })/\sin {\psi }_{\max }]+p_{ср}^{кр1}[4(1-{\mu }_0^2)/(\pi \cdot E_0)]\}$$ ,

где E₀, µ₀ - модуль деформации и коэффициент Пуассона основания, $$p_{ср}^{кр1}$$ - среднее «первое критическое» давление на основание, а также известно устройство гусеничного движителя, реализующего способ повышения его проходимости.

Существенным недостатком известного способа и устройства повышения проходимости оснований под гусеничным движителем является полуэмпиричность расчетных зависимостей определения необходимого угла ψ полуконтакта гусеничного движителя с грунтовым и торфяном основанием, связанное с отсутствием истинных знаний и аналитических выражений для определения физических параметров материальной среды - углов внутреннего трения φ, φ_стр и удельного сцепления c, c_стр нарушенной и ненарушенной структуры. В известных зависимостях определения углов ψ используется значения φ_стр, c_стр, полученные на базе испытания образцов грунта или торфа ненарушенной структуры в условиях компрессионного сжатия. В действительности при «первом критическом» давлении ( $$p_{ср}^{кр1}$$ ) грунт теряет структурную прочность и находится уже в нарушенном состоянии с развитием линий сдвигов из-под подошвы жесткого плоского штампа [5] на дневную поверхность. В известных расчетных зависимостях не учитываются новые положения, полученные на базе развития научного направления «Физика контактного взаимодействия материальных сред», заключающееся в том, что на дневной поверхности грунт (торф) в массиве находится в состоянии растяжения на глубину h=c/γ, где γ - удельный вес грунта. В предлагаемом способе и устройстве повышения проходимости оснований под гусеничными движителями учитываются новые открытые положения «Физики контактного взаимодействия», существенно уточняющие теоретические зависимости оценки проходимости оснований новой техникой.

Источники информации

1. Ж-л «Техника молодежи», №2, 1988, - с.8-9.

2. Ж-л «Техника молодежи», №11, 1991, - с.16-17 («Т-72»).

3. Справочник по торфу / Под. ред. А.В. Лазарева и С.С. Корчунова. - М.: Недра, 1982. - 700 с.

4. Справочник Джейн «Танки и боевые машины» / Кристофер Ф. Фосс. - М.: ACT «Апрель», 2005. - с.50-51.

5. Хрусталев Е.Н. Контактное взаимодействие в геомеханике. - ч.II. Напряжения и деформации оснований сооружений. - Тверь.: Научная книга, 2007.

Группа изобретений относится к способу повышения проходимости движителя военной техники - гусеничного танка на слабых грунтовых и заболоченных основаниях и устройству движителя. Для повышения проходимости движителя гусеничные ленты тяжелого танка устанавливают друг от друга на грунте на расстоянии b=В, на торфе - В≤1 м. В устройстве грунтозацепы на внешних краях гусеничных лент выполняют выступающими и образующими общую поперечную полуцилиндрическую поверхность. Коробчатый корпус размещается во внутреннем пространстве гусеничных лент между опорными, поддерживающими, натяжным и ведущим катками. Бортовые броневые листы корпуса устанавливаются под углом по высоте корпуса, продолжая внешние обводы орудийной башни. Сквозной вертикальный проем поворотного круга орудийной башни в корпусе располагается непосредственно между внутренними краями верхних ветвей гусеничных лент. Повышается проходимость гусеничного движителя на слабых грунтах и торфяных болотах. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ повышения проходимости движителя военной техники - гусеничного танка в условиях слабых грунтов и заболоченной торфяной залежи, заключающийся в том, что бронированный коробчатый корпус с орудийной башней на поворотном круге устанавливают между двумя широкими гусеничными лентами с непрерывно шарнирно соединенными траками, траки в сборе совместно с опорными катками на торсионных подвесках по обеим сторонам корпуса тяжелого танка в подвешенном состоянии образуют в поперечном сечении общую опорную полуцилиндрическую поверхность диаметром:
D=l/sinψ,
где l - длина следа опорной поверхности гусеничной ленты со слабым грунтовым или торфяным основанием, обладающим при ненарушенной структуре углом φ_стр внутреннего трения и удельным сцеплением c_стр;
на жестком основании опорные катки с гусеничными лентами под весом P танка образуют плоскую опорную поверхность при деформации торсионных подвесок центральных опорных катков, траки изготавливают за одно целое с выдвинутыми наружу на высоту t поперечными плоскими грунтозацепами, которые образуют наружными ребрами обеих гусеничных лент единую полуцилиндрическую опорную поверхность диаметром:
D_н=D+2t,
гусеничные ленты охватывают опорные, поддерживающие, натяжной и ведущий катки, при этом оси натяжных, ведущих и поддерживающих катков устанавливают выше осей опорных катков, орудийную башню на корпусе располагают выше верхних ветвей гусеничных лент, а гусеничные ленты шириной В по бокам корпуса устанавливают друг от друга на расстоянии b, отличающийся тем, что гусеничные ленты тяжелого танка устанавливают друг от друга на грунте на расстоянии b=B, на торфе - B≤1 м при общей площади проекции следа опорной поверхности на горизонталь гусеничного движителя:
F=(2B+b)l,
где B - ширина трака гусеницы;
опорная поверхность обеих гусеничных лент образует при действии давления
на торф:

на грунт:

общую полусферическую поверхность расчетным диаметром D_сф=D при углах полуконтакта гусеничных лент со слабым основанием:
ψ=φ=arcsin[2sinφ_стр/(1+sin²φ_стр)]-φ_стр,
где для нарушенной структуры грунта:

а для торфяной залежи:
φ=φ_T.стр, c=c_Т.стр;
путем установки или выдвижения в продольных рядах опорных катков по радиусу R=D/2, при этом грунтозацепы на внешних краях гусеничных лент выполняют выступающими на высоту:

и образуют общую поперечную полуцилиндрическую поверхность, коробчатый корпус размещают во внутреннем пространстве гусеничных лент между опорными, поддерживающими, натяжным и ведущим катками, которые по бортам корпуса и сами борта корпуса прикрывают продольные броневые листы, бортовые броневые листы корпуса устанавливают под углом по высоте корпуса, продолжая внешние обводы орудийной башни, а на концах корпуса устанавливают к нему под острым углом, причем сквозной вертикальный проем поворотного круга орудийной башни в корпусе располагают непосредственно между внутренними краями верхних ветвей гусеничных лент.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при установке гусеничных лент средних и легких танков за краями боковых бортов корпуса на расстоянии друг от друга b>B опорную поверхность каждой гусеничной ленты в поперечном и продольном сечениях выполняют по дуге окружности расчетным диаметром D_н, а грунтозацепы по краям каждой гусеничной ленты выступают на высоту T.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление, обеспечивающее проходимость слабого грунтового основании гусеничным ходом танка, рассчитывают по зависимости:
[р_Г]= - грунта,
[р_T]= - торфяного основания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что узкие траки шириной B в гусеничных лентах выполняют чередующимися через один с укороченными траками до величины ширины опорной поверхности спаренных катков при четном числе траков, при нечетном числе траков оба крайних стыкуемых в замкнутой ленте трака принимают шириной В.

5. Устройство движителя военной техники - гусеничного танка, состоящее из бронированного коробчатого корпуса шириной B₀, из двух гусеничных лент шириной В, установленных вдоль боковых бортов корпуса, составленных из шарнирно связанных траков с выступающими на высоту t грунтозацепами и охватывающих установленные в подвешенном состоянии на торсионных подвесках в одной поперечной полуцилиндрической плоскости опорные катки диаметром:
D=l/sinψ,
где l - длина следа слабой опорной поверхности гусеничных лент;
ψ - угол полуконтакта полуцилиндрической поверхности гусеничной ленты со слабым основанием ненарушенной структуры с углом φ_стр внутреннего трения и удельным сцеплением c_стр;
а также поддерживающие, натяжные и ведущие катки, из осей натяжных, поддерживающих и ведущих катков, установленных выше осей опорных катков, из орудийной башни, установленной на поворотном круге на корпусе выше верхних ветвей гусеничных лент, отличающееся тем, что гусеничные ленты тяжелого танка с катками выполнены установленными на грунте друг от друга на расстоянии b=B, на торфе B≤1 м при общей площади проекции следа опорной поверхности на горизонталь гусеничного движителя:
F=(2B+b)l,
опорная поверхность обеих гусеничных лент под действием растягивающего давления образует общую опорную полусферическую поверхность расчетным диаметром D_сф=D при углах полуконтакта гусеничных лент со слабым грунтовым или торфяным основанием:
ψ=φ=arcsin[2sinφ_стр/(1+sin²φ_cmp)]-φ_стр,
а для торфяной залежи φ=φ_Т.стр, c=c_Т.стр, при удельном сцеплении при действии давления
на грунт:

на торф:

грунтозацепы на внешних краях гусеничных лент выполнены выступающими на высоту:

и образуют общую поперечную полуцилиндрическую поверхность, коробчатый корпус боковыми бортами установлен во внутреннем пространстве гусеничных лент между опорными, поддерживающими, натяжными и ведущими катками таким образом, чтобы продольные броневые листы бортов корпуса образовывали с вертикалью острый угол, продолжая внешние обводы оружейной башни, а на концах корпуса - под острым углом к его продольной оси, орудийная башня установлена непосредственно над верхними ветвями гусеничных лент, при этом сквозной вертикальный проем поворотного круга орудийной башни в корпусе выполнен непосредственно между внутренними краями верхних ветвей гусеничных лент.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что при установке гусеничных лент средних и легких танков за краями боковых бортов корпуса на расстоянии друг от друга b>B опорная поверхность каждой гусеничной ленты в поперечном сечении выполнена по полусферической поверхности расчетным диаметром D_сф, грунтозацепы по краям каждой гусеничной ленты выполнены на высоту Т.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что траки шириной B в гусеничных лентах установлены чередующимися через один с укороченными траками до величины ширины спаренных катков при четном числе траков, при нечетном числе траков только оба крайних стыкуемых в замкнутой ленте трака выполнены шириной B.