УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ВОЕННОЙ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2023 года по МПК F02B61/06 F01P5/02 F01P11/06 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам охлаждения силовой установки.

Эффективность военной гусеничной машины (ВГМ) определяется ее боевыми свойствами, среди которых одним из наиболее важных является подвижность, в свою очередь зависящая от работоспособного состояния силовой установки (СУ). Для обеспечения работоспособного состояния СУ ВГМ температурный режим охлаждающей жидкости и моторного масла должен постоянно поддерживаться системами охлаждения и смазки соответственно в диапазоне определенном разработчиком. Такой температурный режим называют эксплуатационным. Для поддержания эксплуатационного температурного режима при работе СУ в системе охлаждения и системе смазки используют радиаторы. В результате теплообмена с атмосферным воздухом посредством стенок радиаторов температура охлаждающей жидкости и моторного масла снижается. Для лучшего охлаждения необходимо принудительно прокачивать через радиаторы воздух из окружающей среды. Для этого используют вентиляторы приводимые во вращение различными способами или эжекторы, в которых используют отработавшие газы от двигателя. Эффективность работы системы охлаждения зависит от различных параметров, но в первую очередь от количества прокачиваемого через радиаторы воздуха. При движении ВГМ по пересеченной местности количество воздуха проходящего через радиаторы может значительно уменьшаться из-за загрязнения защитной решетки радиаторов предохраняющей от посторонних предметов радиаторы, размещенные горизонтально в корзине, в моторно-трансмиссионном отделении (МТО). Увлекаемые воздушным потоком, создаваемым вентилятором, различные предметы (листва, ветви, трава и т.п.), задерживаются на защитной решетке радиаторов, а при отрицательной температуре окружающего воздуха на ней возможно образование наледи. При накоплении большого количества предметов на защитной решетке радиаторов или образования наледи объем прокачиваемого воздуха значительно уменьшается, а также может вовсе прекратиться. В результате количества отводимого тепла от радиаторов будет недостаточным для охлаждения моторного масла и охлаждающей жидкости. Вследствие перегрева охлаждающей жидкости и моторного масла СУ станет неработоспособной. Для исключения перегрева охлаждающей жидкости и моторного масла должны использоваться устройства способные определить необходимость очистки защитной решетки радиаторов от находящихся на ней различных предметов и очищать ее.

Известны системы охлаждения СУ танков содержащие двигатель внутреннего сгорания, входной редуктор с гидромуфтой привода вентилятора, конический редуктор, карданные валы, вентилятор, защитную решетку радиаторов, радиаторы, трубопроводы, расположенные в МТО. Вентилятор приводиться во вращение с использованием гидродинамической передачи (Патент на изобретение РФ RU 2747339 опубликован 04.05.2021). Недостатками данных конструкций является невозможность дистанционного автоматического определения загрязнения защитной решетки радиаторов и очистки ее от посторонних предметов с ее поверхности. Определение загрязнения поверхности защитной решетки радиаторов механик-водитель ВГМ производит по косвенным признаком с использованием контрольно-измерительных приборов. Такими признаками могут быть быстро увеличивающееся значение температуры охлаждающей жидкости и моторного мала СУ. Однако, увеличение значений температур охлаждающей жидкости и моторного масла СУ может происходить и по другим причинам. Для удаления посторонних предметов механику-водителю ВГМ необходимо остановить машину и покинуть свое рабочее место. Остановка ВГМ из-за перегрева СУ во время ее движения в боевых условиях сопряжена с повышением вероятности поражения ее противником близкой к единице. Остановка ВГМ из-за перегрева СУ во время движения ее в составе колонны, может привести к остановке всей колонны и поражению противником большей части машин. Таким образом, применение устройств для обеспечения работоспособности СУ ВГМ является актуальной задачей.

Наиболее близким по сути технического решения и достигаемому результату является взятый за прототип известный способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания (Патент на изобретение РФ RU2188327C1, опубликован 27.08.2002 г. Бюл. №24), заключающийся в том, что через радиатор системы охлаждения просасывают вентилятором охлаждающий воздух, затем его кратковременно нагнетают через радиатор в противоположном направлении путем реверса направления вращения вентилятора, при этом реверс направления вращения вентилятора осуществляют при помощи реверсивной регулируемой гидрообъемной передачи, при этом во время реверса вентилятор выводят на максимальную частоту вращения путем регулирования гидрообъемной передачи. Частоту вращения вентилятора при просасывании регулируют в зависимости от режима охлаждения двигателя.

Недостатками данного способа охлаждения двигателя внутреннего сгорания являются:

снижение уровня подвижности машины, вызванного снижением свободной мощности СУ из-за дополнительного отбора мощности на привод гидрообъемной передачи (ГОП);

отсутствие автоматического определения необходимости очистки защитной решетки радиаторов;

низкое быстродействие устройства, связанное с необходимостью полной остановки вентилятора перед началом его вращения в обратную сторону;

сложность конструкции устройства, заключающаяся в необходимости использования отдельных приводов управления и регулирования насоса ГОП в процессе работы и для остановки вентилятора перед началом его вращения в обратную сторону, использования отдельной масляной системы для ГОП включающей как минимум масляный бак, радиатор для охлаждения масла, клапаны, дроссели, датчики давления и температуры. Все это не позволит применить такие устройства в уже существующих ВГМ;

увеличение трудоемкости и стоимости работ при обслуживании машины, имеющей ГОП привода вентилятора охлаждения, связанное с периодической заменой масла, резинотехнических изделий.

Техническим результатом заявляемого предложения является исключение уменьшения свободной мощности силовой установки и обеспечение ее работоспособности за счет автоматического определения необходимости очистки поверхности защитной решетки радиаторов и ее быстрой дистанционной очистки в автоматическом или ручном режиме. Простота конструкции устройства должна обеспечить установку его как на разрабатываемые, так и находящиеся в эксплуатации ВГМ, при этом объем работ при его техническом обслуживании должен быть минимальным.

Технический результат достигается тем, что устройство обеспечения работоспособности силовой установки военной гусеничной машины содержащее силовую установку, механически связанные с ней тахогенератор и через цилиндрические шестерни входного редуктора насосное колесо гидромуфты, турбинное колесо которой связано с вентилятором через карданные передачи и конический редуктор, электроклапан масляной магистрали гидромуфты соединенный с блоком управления, баллоны, фильтр, манометр, корзину с радиаторами прокрепленную к крыше в которой установлены верхние стойками с защитной решеткой радиаторов и нижние стойки, отличающееся тем, что дополнительно в нижние стойки установлен и закреплен планками контур образованный из трубопроводов в верхней части которых под наклоном установлены сопла, имеющие поперечный вертикальный срез, нижний торец которого, расположен выше нижнего торца верхней стойки, контур образованный трубопроводами соединен с баллонами, фильтром, манометром, воздушной магистралью с воздушным краном и воздушной магистралью с электропневмоклапаном, соединенным с блоком управления, который соединен с тахогенератором, бортовой сетью и сигнализатором давления установленным на корзине радиаторов.

Способ обеспечения работоспособности силовой установки военной гусеничной машины отличается от известного автоматическим определением необходимости очистки поверхности защитной решетки радиаторов путем измерения уровня разряжения создаваемого за радиаторами сигнализатором давления устанавливаемым на корзине с радиаторами. Автоматической очисткой поверхности защитной решетки радиаторов от находящихся на ее поверхности различных предметов, кратковременной подачей очищенного сжатого воздуха с противоположной стороны защитной решетки радиаторов, в случае, когда разряжение за радиаторами достигнет такого значения, при котором количество прокачиваемого воздуха будет недостаточным для поддержания эксплуатационного температурного режима силовой установки (данное значение разряжения за корзиной с радиаторами загружается в блок управления в зависимости от конструкции ВГМ). Автоматическим отключением гидродинамического привода вентилятора на время подачи очищенного сжатого воздуха с обратной стороны защитной решетки радиаторов, и последующим автоматическим его включением. Подача сжатого воздуха осуществляется из баллонов при этом он проходит очистку в фильтре. Сжатый воздух подается в контур образуемый трубопроводами с расположенными на их верхней части соплами направленными на обратную сторону защитной решетки радиаторов. Контур образованный трубопроводами располагается над радиаторами и под защитной решеткой радиаторов. Возможностью очистки поверхности защитной решетки радиаторов путем подачи сжатого воздуха с обратной ее стороны в ручном режиме в любой момент времени, не отключая гидродинамический привод вентилятора, при условии наличия достаточного давления в баллонах, которое определяет механик-водитель по манометру. Автоматической очисткой поверхности защитной решетки радиаторов от различных предметов путем подачи очищенного сжатого воздуха с обратной стороны защитной решетки радиаторов в случае, когда коленчатый вал силовой установки ВГМ перестает вращаться.

Таким образом способ обеспечения работоспособности силовой установки военной гусеничной машины позволяет поддерживать эксплуатационный температурный режим силовой установки военной гусеничной машины обеспечением прокачки воздуха из окружающей среды через радиаторы вентилятором, имеющим гидродинамический привод, при появлении на поверхности защитной решетки радиаторов посторонних предметов и их быстрого удаления с рабочего места механика-водителя в процессе работы силовой установки, в том числе и при движении военной гусеничной машины, а также при прекращении вращения коленчатого вала двигателя при остановке ВГМ.

Устройство обеспечения работоспособности силовой установки военной гусеничной машины реализующее способ представлено на фиг. 1 - Кинематическая схема привода вентилятора, фиг. 2 - Размещение и крепление контура трубопроводов, фиг. 3 - Размещение и крепление контура трубопроводов, фиг. 4 - Сопло, фиг. 5 - Схема соединения элементов электронного управления. Содержит СУ 1 (фиг.1) имеющую механическую связь с тахогенератором 2 и через цилиндрические шестерни 4 входного редуктора 3 с насосным колесом 7 гидромуфты 14, турбинное колесо 8 которой, через карданные передачи 13 и конический редуктор 12 связано с вентилятором 11. Гидромуфта 14 соединена масляной магистралью с баком, а с системой гидроуправления масляной магистралью с элктроклапаном 5 (фиг.1, 5) соединенным с блоком управления 6, который в свою очередь соединен с тахогенератором 2 и с сигнализатором давления 9 установленным на корзине с радиаторами 10 (фиг.1), которая крепиться к крыше 15 (фиг.2). На крыше 15 закреплены верхние стойки 16 с закрепленной на них защитной решеткой 17 радиаторов и нижние стойки 18 с закрепленными в них планками 19, удерживающими трубопровод 20 (фиг.3, 4, 5) объединенный в контур. Нижний стойки 18 (фиг.2) размещены выше корзины с радиаторами (на фиг. 2 не показаны). Диаметр трубопровода 20 (фиг.4) зависит от размеров нижней стойки 18, в каждый из трубопроводов 20 в верхнюю его часть под углом установлены сопла 21, имеющие поперечный вертикальный срез, при этом нижний торец среза сопла 21 расположен выше нижнего торца верхней стойки 16. Контур образованный трубопроводами 20 (фиг.4) связан с баллонами 22, воздушным фильтром 23, воздушным манометром 24, пневматической магистралью с воздушным краном 25, а также пневматической магистралью с электропневмоклапаном 26 электрически связанным с блоком управления 6 (фиг.4, 5), установленным внутри корпуса машины и связанным с бортовой сетью.

Устройство обеспечения работоспособности силовой установки реализующее способ работает следующим образом. При работе СУ 1 (фиг.1) крутящий момент передается через цилиндрические шестерни 4 входного редуктора 3 на насосное колесо 7 гидромуфты 14. Насосное колесо 7 вращаясь создает направленный поток масла, подающегося в гидромуфту 14 из системы гидроуправления по масляной магистрали при открытом электроклапане 5. Направленный поток масла поступает в турбинное колесо 8 вращая его. От турбинного колеса 8 крутящий момент передается на вентилятор 11 (фиг.1, 2) посредствам карданной передачи 13 (фиг.1) и конического редуктора 12. Вентилятор 11 (фиг.2) вращаясь создает поток воздуха из окружающей среды, который проходя через защитную решетку 17 радиаторов, между верхними стойками 16 и нижними стойками 18, через радиаторы расположенные в корзине радиаторов 10 (фиг.1) удаляется в окружающую среду (фиг.2). В случае попадания на защитную решетку 17 радиаторов(фиг.2) различных предметов увлекаемых потоком воздуха из окружающей среды (или образования наледи) за радиаторами размещенными в корзине 10 (фиг.1) будет создаваться разряжение. При определенном значении разряжения (загруженного в блок управления), когда количества воздуха проходящего через радиаторы, размещенные в корзине 10, будет не достаточно для поддержания эксплуатационного температурного режима, контакты сигнализатора давления 9 (фиг.1, 5) замкнуться и сигнал поступит в блок управления 6, который после этого выдаст сигнал на включение электромагнитного клапана 5 (фиг.1) и с задержкой (время которой загружается в блок управления) на включение электропневмоклапана 26 (фиг.4, 5). Электромагнитный клапан 5 (фиг.1) прерывает подачу масла из системы гидроупралвения в гидромуфту 14 на время удаления различных предметов с поверхности защитной решетки 17 радиаторов (фиг.2, 3). Оставшееся гидромуфте 14 (фиг.1) масло сливается в гидравлический бак по масляной магистрали. Крутящий момент от насосного колеса 7 не передается на турбинное колесо 8 и частота вращения вентилятора 11 (фиг.1, 2) быстро снижается из-за сопротивления воздуха. Срабатывая электропневмоклапан 26 (фиг.4) подает сжатый воздух от баллонов 22 через фильтр 24 в контур образованный трубопроводами 20 и через сопла 21 (фиг.2, 3, 4) очищенный сжатый воздух проходя между верхними стойками 16 (фиг.2, 3) выходит в окружающую среду с обратной стороны защитной решетки 17 радиаторов. При этом находящиеся на ее поверхности различные предметы удаляются под действием силы создаваемой давлением сжатого воздуха. Для надежного удаления различных предметов с поверхности защитной решетки 17, блок управления 6 (фиг.1, 5) возможно запрограммировать на количество последовательных срабатываний электропневмоклапана 26 (фиг.4, 5) и времени его открытия для подачи сжатого воздуха.

При отказе автоматики механик-водитель имеет возможность осуществить в любой момент времени удаление различных предметов с защитной решетки 17 радиаторов (фиг.2, 3) в ручном режиме при условии наличия достаточного давления в воздуха в баллонах, которое он контролирует по манометру 24 (фиг.4) (не менее 100 кгс/см²). Для этого ему необходимо нажать на рычаг воздушного крана 25 (фиг.4). При этом сжатый воздух от баллонов 22 через фильтр 23 минуя электропневмоклапан 26 будет подаваться по воздушной магистрали в контур образованный трубопроводами 20 и через сопла 21 (фиг.2, 3, 4) очищенный сжатый воздух проходя между верхними стойками 16 (фиг.3) выходя в окружающую среду с обратной стороны защитной решетки 17 радиаторов очищает ее от находящихся на ее поверхности различных предметов. Давлении сжатого воздуха в баллонах 22 (фиг.4) не менее 100 кгс/см² будет достаточно, чтобы преодолеть сопротивление потока воздуха создаваемого вращающимся вентилятором 11 (фиг.1, 2), и удалить находящиеся на поверхности защитной решетки 17 радиаторов (фиг.2, 3) различные предметы. Время подачи сжатого воздуха регулируется механиком-водителем длительностью удержания рычага воздушного крана 25 (фиг.4) в выжатом положении.

При остановке ВГМ, когда прекращается вращение коленчатого вала СУ 1 (фиг.1) тахогенератор 2 (фиг.1, 5) перестает вырабатывать сигнал. Блок управления 6 не получая сигнал с тахогенератора 2 выдает сигнал на электропневмоклапан 26 (фиг.4, 5), который срабатывая подает сжатый воздух от баллонов 22 (фиг.4) через фильтр 23 в контур образованный трубопроводами 20 и через сопла 21 (фиг.2, 3, 4) очищенный сжатый воздух проходят между верхними стойками 16 (фиг.2, 3) выходит в окружающую среду с обратной стороны защитной решетки 17 радиаторов. При этом находящиеся на ее поверхности различные предметы удаляются под действием силы создаваемой давлением сжатого воздуха. Для надежного удаления различных предметов с поверхности защитной решетки радиаторов 17 (фиг.2, 3) блок управления 6 (фиг.1, 5) возможно запрограммировать на количество последовательных срабатываний электропневмоклапана 26 (фиг.4, 5) и времени его открытия для подачи сжатого воздуха.

Защита от попадания в контур, образованный трубопроводами 20 (фиг.2, 3), большого количества влаги при атмосферных осадках (дождь, снег), обеспечивается установленными в верхней его части по углом соплами 21 (фиг.2, 3) имеющими поперечный вертикальный срез. Влага стекающая между вертикальными стойками 16 не затекает через сопла 21 в трубопроводы 20 образующие контур.

Для исключения создания значительного дополнительного сопротивления движению потока окружающего воздуха увлекаемого вентилятором 11 (фиг.1, 3) при работе СУ 1 (фиг.1), количество сопел 21 (фиг.2, 3, 4) на трубопроводах 20 делают минимальным. Для надежного удаления различных предметов с защитной решетки 17 радиаторов (фиг.2, 3) сопла 21 (фиг.4) равномерно распределяют сверху вдоль продольной оси трубопровода 20. Высота и наклон сопла 21 (фиг.3) при установке его в трубопровод 20 должны быть такими, чтобы нижний торец поперечного вертикального среза сопла 21 был выше уровня нижнего торца верхней стойки 16. Это обеспечивает прохождение всего подаваемого через сопло 21 очищенного сжатого воздуха между вертикальными стойками 16 (фиг.2, 3).

Таким образом, за счет за счет использования сигнализатора давления 9 (фиг.1, 5) автоматически определяется необходимость очистки защитной решетки 17 радиаторов (фиг.2, 3). За счет использования сжатого воздуха исключается уменьшение свободной мощности силовой установки 1 (фиг.1), обеспечивается надежное удаление различных предметов с поверхности защитной решетки 17 радиаторов (фиг.2, 3), даже в случае прокачки вентилятором 11 (фиг.1, 3) воздуха из окружающей среды. За счет использования блока управления 6 (фиг.1, 5), электропневмоклапана 26 (фиг.4, 5), воздушного крана 25, возможно быстро производить очистку поверхности защитной решетки 17 радиаторов (фиг.2, 3), как в процессе движения ВГМ, так и при ее остановке с места механика-водителя в автоматическом или ручном режиме, а также перед после остановки вращения коленчатого вала СУ 1 (фиг.1) Простота конструкции не требует технического обслуживания и позволяет устанавливать такое устройство как на разрабатываемые ВГМ так и уже находящиеся в эксплуатации без внесения существенных изменений в их конструкцию.

Изобретение может быть использовано в системах охлаждения силовых установок. Устройство обеспечения работоспособности силовой установки военной гусеничной машины содержит силовую установку (1) и механически связанный с ней тахогенератор (2). Через цилиндрические шестерни (4) входного редуктора (3) силовая установка (1) связана с насосным колесом (7) гидромуфты (14). Турбинное колесо (8) гидромуфты (14) связано с вентилятором (11) через карданные передачи (13) и конический редуктор (12). Электроклапан (5) масляной магистрали гидромуфты (14) соединен с блоком (6) управления. Устройство имеет баллоны, фильтр, манометр. Корзина (10) с радиаторами прикреплена к крыше. В крыше установлены верхние стойки с защитной решеткой радиаторов и нижние стойки. В нижних стойках установлен и закреплен планками контур, образованный из трубопроводов, в верхней части которых под наклоном установлены сопла (21). Сопла имеют поперечный вертикальный срез, нижний торец которого расположен выше нижнего торца верхней стойки. Контур, образованный трубопроводами, соединен с баллонами, фильтром, манометром и воздушной магистралью с воздушным краном. Воздушная магистраль с электропневмоклапаном соединена с блоком (6) управления. Блок (6) управления соединен с тахогенератором (2), бортовой сетью и сигнализатором (9) давления, установленным на корзине (10) радиаторов. Технический результат заключается в обеспечении работоспособности силовой установки за счет автоматического определения необходимости очистки поверхности защитной решетки радиаторов и ее быстрой дистанционной очистки в автоматическом или ручном режиме. 5 ил.

Устройство обеспечения работоспособности силовой установки военной гусеничной машины, содержащее силовую установку, механически связанные с ней тахогенератор и через цилиндрические шестерни входного редуктора насосное колесо гидромуфты, турбинное колесо которой связано с вентилятором через карданные передачи и конический редуктор, электроклапан масляной магистрали гидромуфты, соединенный с блоком управления, баллоны, фильтр, манометр, корзину с радиаторами, прикрепленную к крыше, в которой установлены верхние стойки с защитной решеткой радиаторов и нижние стойки, отличающееся тем, что дополнительно в нижние стойки установлен и закреплен планками контур, образованный из трубопроводов, в верхней части которых под наклоном установлены сопла, имеющие поперечный вертикальный срез, нижний торец которого расположен выше нижнего торца верхней стойки, контур, образованный трубопроводами, соединен с баллонами, фильтром, манометром, воздушной магистралью с воздушным краном и воздушной магистралью с электропневмоклапаном, соединенным с блоком управления, который соединен с тахогенератором, бортовой сетью и сигнализатором давления, установленным на корзине радиаторов.