Универсальное гусеничное шасси
Владельцы патента RU 2541590:
Открытое акционерное общество "Уральский завод транспортного машиностроения" (RU)
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к боевым бронированным машинам. Универсальное гусеничное шасси содержит моторно-трансмиссионное отделение, в котором установлена силовая установка блочной конструкции, содержащая первичный двигатель внутреннего сгорания, быстроходный вал которого кинематически связан через торсионный вал и повышающий редуктор с генератором. Ведущие колеса гусеничных движителей кинематически связаны с силовым приводом блочной конструкции, состоящим из двух бортовых редукторов, двух тяговых электродвигателей и планетарного механизма, электронно управляемых от коммутаторов сторонних блоков тормозных резисторов. В дополнительном промежуточном отделении установлены два силовых привода, электронагреватель и генератор. Системы охлаждения встроены в систему охлаждения первичного двигателя внутреннего сгорания. В системе первичного двигателя внутреннего сгорания установлены два вентилятора с электрическим приводом. В бортовой электрической цепи установлены ионисторы. В отделении управления в качестве органов управления установлена рулевая колонка с электромеханическим управлением тяговых электродвигателей гусеничных движителей. Управление потребителями электрической энергии выполнено с помощью цифровой информационно-управляющей системы. Достигается уменьшение расхода топлива и вероятности перегрева двигателя. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к боевым бронированным машинам с тонкобронным корпусом.
Известно многоцелевое гусеничное шасси (патент RU 2433930 С2 от 25.06.2009 г.), содержащее корпус, гусеничные движители, ходовую подвеску с шестью опорными катками, отделение управления движением, расположенное за ним моторно-трансмиссионное отделение (МТО). По своему расположению отделение управления движением смещено вперед за пределы ведущих колес гусеничных движителей и вверх относительно крыши и МТО и крыши кормовой части корпуса грузового отсека. В МТО установлен первичный двигатель внутреннего сгорания, при этом один конец его быстроходного вала кинематически связан с вентилятором системы охлаждения, радиаторы которой расположены на продолжении продольной оси двигателя. Другой его конец кинематически связан с соответствующими сторонними бортовыми передачами для каждого гусеничного движителя так, что передача на каждый из них вращательного момента выполнена двумя потоками, из которых один, как основной, электрический составлен из генератора и тягового электродвигателя. При этом, входной вал генератора соединен через механизм переключения и входной редуктор, к которому, в свою очередь, может избирательно подключаться с дистанционностью управления накопитель механической энергии (инерционный маховичный аккумулятор), а второй - дополнительный, передающий механическую энергию, составленный из этого накопителя, центрального дифференциального сумматора вращательных моментов, к которому может избирательно подключаться быстроходный вал двигателя внутреннего сгорания, затем раздаточной коробки и далее на соответствующие сторонние бортовые дифференциальные сумматоры вращательных моментов, к которым подведен основной поток от тягового электродвигателя. При этом управление по подключению дополнительного потока на усиление вращательного момента каждого ведущего колеса гусеничного движителя дистанционно и избирательно по времени. Одновременно с этим на входном редукторе установлен второй механизм переключения, позволяющий при одновременном отключении его от тягового генератора направлять силовой поток вращательного момента двигателя внутреннего сгорания на центральный дифференциальный сумматор вращательных моментов, при аварийной ситуации на линии основного потока, контролируемого в автоматическом режиме работу силовой электроцепи.
Такая электромеханическая трансмиссия может работать в четырех режимах:
- основной режим;
- избирательно усиленный режим;
- дублирующий режим (при аварийной ситуации силовой электроцепи);
- нестандартный режим (при крайне низкой температуре окружающего воздуха до -50°C) от маховичного накопителя, пока идет предпусковой прогрев первичного двигателя внутреннего сгорания от факельного предпускового подогревателя.
Недостатками данной конструкции являются:
- из-за высоко поднятого отделения управления движением относительно корпусной крыши МТО и грузового отсека ограничен круговой поворот в горизонтальной плоскости поворотной платформы под разнообразное длинномерное оборудование;
- выдвинутое вперед (за пределы ведущих колес гусеничных движителей) отделение управления увеличивает габаритную длину гусеничного шасси;
- при крайне низких температурах (до -50°C) требуется предпусковой подогрев первичного двигателя внутреннего сгорания с помощью факельного предпускового подогревателя, что увеличивает расход топлива и увеличивает пожароопасность;
- электромеханическая трансмиссия шасси с возможностью работы в четырех избирательных режимах очень сложна и требует высокой квалификационной подготовки механика-водителя;
- расположение узлов системы охлаждения первичного двигателя внутреннего сгорания на одной прямой с его быстроходным валом и выпускной системы отработанных газов увеличивают ширину МТО, что отражается на компоновке самого шасси.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является универсальное гусеничное шасси на единой платформе (патент RU 2433934 С2 от 09.07.2009 г.) с тонкобронным корпусом, содержащее отделение управления движением, среднее отделение и моторно-трансмиссионное отделение. Между средним отделением и моторно-трансмиссионным отделением расположено дополнительное промежуточное отделение. В моторно-трансмиссионном отделении установлен маршевый двигатель внутреннего сгорания мощностью 840 л.с. Его быстроходный вал кинематически связан через входной редуктор, коробки перемены передач, бортовые редукторы с соответственно сторонними ведущими колесами гусеничных движителей. В целом, это механическая трансмиссия. При этом с входным редуктором кинематически связан вентилятор системы охлаждения маршевого двигателя. Топливная система этого двигателя состоит из группы топливных баков, часть из которых расположена внутри корпуса шасси, и снаружи на правой и левой надгусеничных полках, а также в корме. Наружные баки установлены с возможностью смещения для обеспечения обслуживания узлов без разборки топливной системы. При этом кормовые баки навешены на корпусную часть шасси и выдвинуты за пределы ведущих колес гусеничных движителей. В среднем отделении расположено оборудование основного вооружения, для работы которого на правом надгусеничном подкрылке установлен турбоагрегат с генератором по выработке электроэнергии. В дополнительном промежуточном отделении к месту отбора мощности входного редуктора с кинематической связью подсоединен резервный генератор. Для надежного запуска маршевого двигателя внутреннего сгорания при низких температурах окружающего воздуха (до -50°C) в МТО установлен факельный предпусковой подогреватель. Информационно-управляющая система на гусеничном шасси аналоговая. Электроприборы на универсальном гусеничном шасси питаются от бортовой сети постоянного тока с помощью аккумуляторных батарей, которые периодически подзаряжаются от генератора, установленного на входном редукторе.
Недостатками данной конструкции являются:
- механическая трансмиссия образует длинные кинематические цепи, что требует сложное оборудование для управления ею;
- факельный предпусковой подогреватель, турбоагрегат с его камерами сгорания топлива и наружные топливные баки являются источником повышенной пожароопасности;
- аналоговая информационно-управляющая система легко подвергается неустойчивости в работе из-за помех, создаваемых противником;
- при движении по сильно пересеченной местности работа маршевого двигателя происходит с частой перегазовкой, изменением чисел оборотов, подтормаживанием движения, что ведет к большому расходу топлива, при этом из-за жесткой механической связи от быстроходного вала двигателя до приводного вала вентилятора жидкостной системы охлаждения возможен перегрев самого двигателя.
Задачей предлагаемого изобретения является создание универсального гусеничного шасси с электромеханической трансмиссией и цифровой информационно-управляющей системой под размещение элементов оборудования для образования ряда военных машин, как комплекса войсковой ПВО типа «Бук».
Решение поставленной задачи достигается тем, что унифицированное гусеничное шасси содержит тонкобронный корпус с тремя основными отделениями: - отделение управления движением с рулевой колонкой, педалью тормоза, педалью подачи топлива, панелью с контрольно-измерительными приборами, а также приборами и блоками основного вооружения, приборами наблюдения и тремя сиденьями для механика-водителя, командира и оператора, шкафами блоков аппаратуры основного вооружения и одним сиденьем для оператора в задней части отделения,
- среднее отделение с оборудованием основного вооружения,
- дополнительное промежуточное отделение с внутренними баками топливной системы, силовым приводом с тяговыми генераторами для работы основного вооружения,
- герметизированное моторно-трансмиссионное отделение, расположенное в кормовой части шасси, содержащее силовой агрегат в составе первичного двигателя и мотор-генератор. Генератор разработан на рабочую частоту вращения 6000 об/мин, что позволяет минимализировать его размеры и массу. Повышение частоты вращения обеспечивается компактным редуктором, сблокированным с генератором. Так, в блоке силовой установки быстроходный вал двигателя соединен через торсионный вал и повышающий редуктор с этим генератором. В системе охлаждения первичного двигателя установлено два центробежных вентилятора с силовыми приводами от электродвигателей. Ведущие колеса гусеничных движителей кинематически соединены соосно с силовым приводом в виде блока, содержащего два бортовых редуктора, два тяговых электродвигателя, между которыми установлен планетарный механизм, обеспечивающий механическую рекуперацию мощности с отстающей гусеницы на забегающую, минуя электродвигатели, и уменьшающие потребную мощность тяговых электродвигателей при движении в повороте (в некоторых режимах на 45-48%).
У боковых сторон дополнительного промежуточного отделения на надгусеничных полках установлены два силовых привода блочной конструкции, каждый из которых содержит двигатель внутреннего сгорания с жидкостной системой охлаждения, ТЭН для нагрева рабочей жидкости и генератор для работы основного вооружения, а их системы охлаждения с помощью трубопроводов встроены в систему охлаждения первичного двигателя внутреннего сгорания.
В бортовой электрической цепи для потребителей энергии установлены ионисторы в количестве, например, равнозначном базовым аккумуляторным батареям.
Кроме этого, в отделении управления в качестве органов управления установлена рулевая колонка с электромеханическим управлением тяговых электродвигателей гусеничных движителей с помощью коммутатора и блока тормозных резисторов.
При этом управление потребителями электрической энергии выполнено с помощью цифровой информационно-управляющей системы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - общий вид универсального гусеничного шасси, вид сбоку;
на фиг.2 - общий вид универсального гусеничного шасси, вид в плане;
на фиг.3 - структурная схема электромеханической трансмиссии с цифровой информационно-управляющей системой.
Универсальное гусеничное шасси 1 (фиг.1, 2) включает тонкобронный корпус 2, содержащий отделение управления движением 3, среднее отделение 4, дополнительное промежуточное отделение 5 и моторно-трансмиссионное отделение 6. В передней части 7 отделения управления движением 3 расположены органы управления, включая рулевую колонку 8, педаль тормоза 9, педаль подачи топлива 10. Рулевая колонка 8 выполнена с электромеханическим штурвальным управлением 11. Кроме этого, в отделении 3 расположены панель механика-водителя 12 с контрольно-измерительными приборами, блок датчиков положения подвижных элементов 13, приборы и блоки 14 основного вооружения, приборы наблюдения 15 и три сидения экипажа: для механика-водителя 16, командира 17 и оператора 18. Шкафы блоков аппаратуры 19 основного вооружения и одно сидение для оператора 20 расположены в задней части 21 отделения 3. В среднем отделении 4 расположено оборудование 22 основного вооружения. В этом же отделении установлен блок-разветвитель 23, блок цифрового преобразования 24. На левой надгусеничной полке в корпусе 2 установлены ионисторы 25 (ионисторные накопители) в количестве, равном, например, четырем базовым аккумуляторным батареям. В дополнительном промежуточном отделении 5 установлены два дизельных вспомогательных электроагрегата 26, 27, каждый из которых состоит из двигателя внутреннего сгорания 28 с замкнутой системой охлаждения 29, в трассе которой установлен ТЭН (электронагреватель) с подогревателем жидкостным предпусковым 30 и блок охлаждения 31 рабочей жидкости. В средней части этих агрегатов установлен генератор 32 с мощностью 50 кВт на выработку электрической энергии для основного вооружения. Кроме этого, в этом отделении установлены топливные баки 33. В герметизированном моторно-трансмиссионном отделении 6 установлен силовой агрегат 34 в составе первичного двигателя внутреннего сгорания 35 (дизель мощностью 1000 л.с.) и мотор-генератор 36 мощностью 750 кВт. Их кинематическая связь между собой выполнена за счет торсионного валика 37 и повышающего редуктора 38 на рабочую частоту вращения 6000 об/мин. Благодаря наличию на генераторе 36 дополнительной стартерной обмотки возможно осуществление холодного запуска дизеля 35 без предварительного прогрева при использовании низкотемпературных масел. Кроме этого, жидкостная система охлаждения дизеля 35 объединена с системой охлаждения энергоагрегатов 26 и 27, с запуском которых возможен предпусковой подогрев этого двигателя. Для охлаждения рабочей охлаждающей жидкости двигателя 35 на кормовом листе 39 корпуса 2 установлены два центробежных вентилятора 40, 41 с электроприводом от электрических двигателей 42, 43. Выработанная генератором 36 электроэнергия идет к потребителям двумя путями: основной - на силовой привод 44 гусеничных движителей 45, 46, и вспомогательный - на подзарядку ионисторных накопителей 25 через блок диодов 47. Силовой привод 44 имеет блочную конструкцию, на продольной оси которого в средней части установлен силовой привод 48. К этому приводу 48 кинематически подсоединены сторонние тяговые электродвигатели 49, 50 мощностью 350 кВт каждый, к которым, в свою очередь, подсоединены бортовые редукторы 51, 52. Ведущие колеса 53, 54 сторонних гусеничных движителей 45, 46 соответственно соединены с редукторами 51, 52. На правой надгусеничной полке в корпусе 2 установлены электрические приборы управления: коммутаторы 55, 56 и блок тормозных резисторов 57. Кроме этого, такие электрические приборы (фиг.3), как: блок силовой 58, блок силовой 59, блок силовой 60, блок силовой 61, разветвитель 62, разветвитель 63 и механизм подачи топлива 64 установлены соответственно у своих узлов и агрегатов (фиг.1, 2). Ходовая часть 65, 66, включающая гусеничные движители 45, 46, ведущие колеса 53, 54, направляющие колеса 67, 68 с натяжными механизмами 69, 70, выполнена с шестью опорными катками 71. Подвеска 72 выполнена независимой торсионной. Кроме этого, на первом, втором и шестом балансирах опорных катков 71 установлены амортизаторы 73, а также установлены пять поддерживающих роликов 74 на каждом гусеничном движителе и ограничитель хода опорных катков в виде жесткого кронштейна (отбойника) 75, установленного на корпусе 2. В качестве основных узлов и агрегатов моторно-трансмиссионного отделения и ходовой части установлены узлы основного отечественного танка, например, Т-90. При этом топливная система 76 составлена из внутренних баков 33, 77, 78, 79, установленных в дополнительном промежуточном отделении 5 со схемой последовательной выработки топлива.
В дополнение к этому, как вариант исполнения:
- в ходовой части 65, 66 в качестве амортизаторов балансиров первого, второго и шестого опорных катков 71 установлены телескопические амортизаторы без жидкостной системы охлаждения;
- на приводной вал натяжного механизма 69, 70 установлен накладной силовой привод 80, 81, например ручной гидропривод или электрический от бортовой сети;
- для выключения подвески корпуса 2 шасси 1 в кинематической цепи от балансира к торсиону первого и шестого опорных катков 71 установлены элементы дискового тормоза с пневмоприводом 82, 83;
- в ходовую часть 65, 66 для понижения высоты при транспортировке в снаряженном состоянии установлен съемный механизм с силовым приводом, например ручным (не показано);
- для исключения закольцовывания воздушного потока из вентиляторов 40, 41 на входную часть 84 установлен дифлектор 85.
На базе универсального гусеничного шасси с цифровой информационно-управляющей системой, с унифицированными узлами моторно-трансмиссионного отделения и ходовой части основного отечественного танка Т-90 могут быть созданы машины для различных родов войск с новым качеством и возможностью роботизации дистанционного управления.
1. Универсальное гусеничное шасси, содержащее отделение управления движением с рулевой колонкой, педалью тормоза, педалью подачи топлива, панелью с контрольно-измерительными приборами, а также приборами и блоками основного вооружения, приборами наблюдения и тремя сиденьями для механика-водителя, командира и оператора, шкафами блоков аппаратуры основного вооружения и одним сиденьем для оператора в задней части отделения, среднее отделение с оборудованием основного вооружения, дополнительное промежуточное отделение с внутренними баками топливной системы, силовым приводом с генераторами для работы основного вооружения, герметизированное моторно-трансмиссионное отделение, расположенное в кормовой части шасси, содержащее двигатель внутреннего сгорания с быстроходным валом, трансмиссию, в состав которой входит входной редуктор, два бортовых редуктора к гусеничным движителям, систему охлаждения с вентилятором и ходовую часть, включая гусеничный движитель с ведущими колесами и опорными катками, отличающееся тем, что в моторно-трансмиссионном отделении установлена силовая установка блочной конструкции, содержащая первичный двигатель внутреннего сгорания, быстроходный вал которого кинематически связан через торсионный вал и повышающий редуктор с генератором, а ведущие колеса гусеничных движителей кинематически связаны с силовым приводом блочной конструкции, состоящим из двух бортовых редукторов, двух тяговых электродвигателей и планетарного механизма, электронно управляемых от коммутаторов сторонних блоков тормозных резисторов.
2. Универсальное гусеничное шасси по п.1, отличающееся тем, что в дополнительном промежуточном отделении на надгусеничных полках правой и левой сторон установлены два силовых привода, каждый из которых блочной конструкции содержит двигатель внутреннего сгорания с жидкостной системой охлаждения, электронагреватель для нагрева рабочей жидкости и генератор для работы основного вооружения, а их системы охлаждения с помощью трубопроводов встроены в систему охлаждения первичного двигателя внутреннего сгорания.
3. Универсальное гусеничное шасси по п.1, отличающееся тем, что в системе первичного двигателя внутреннего сгорания для охлаждения рабочей жидкости установлены два вентилятора с электрическим приводом.
4. Универсальное гусеничное шасси по п.1, отличающееся тем, что в бортовой электрической цепи для потребителей энергии установлены ионисторы в количестве, например, равнозначном базовым аккумуляторным батареям.
5. Универсальное гусеничное шасси по п.1, отличающееся тем, что в отделении управления в качестве органов управления установлена рулевая колонка с электромеханическим управлением тяговых электродвигателей гусеничных движителей с помощью коммутатора и блока тормозных резисторов.
6. Универсальное гусеничное шасси по п.1, отличающееся тем, что управление потребителями электрической энергии выполнено с помощью цифровой информационно-управляющей системы.
