КОТЛОВАННАЯ МАШИНА
PIT MACHINE

Изобретение относится к области военной техники специального назначения, а именно к инженерным машинам для фортификационной подготовки позиций районов расположения войск и пунктов управления.
Известна инженерная машина путепрокладчик БАТ-2 (Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Военное издательство. Москва, 1987 г.), выполненная на базе многоцелевого тяжелого транспортера-тягача с семью опорными катками, передним расположением моторно-трансмиссионного отделения и передними ведущими гусеничными колесами гусеничного движителя. В передней части шасси расположена многоместная кабина управления для экипажа из двух человек. Вместимость кабины 8 человек. Спереди шасси расположен основной рабочий орган - бульдозерное оборудование. Его крылья с помощью гидравлики могут устанавливаться в одно из трех положений - бульдозерное, двухотвальное и грейдерное. Впереди отвала установлена лыжа, обеспечивающая копирование отвалом местности, и дает возможность иметь постоянную величину заглубления или удерживать отвал выше уровня земли (например, при очистке дорог с твердым покрытием от снега). При бульдозерном положении крылья отвала находятся на одной линии с его центральной частью. В этом положении отвала путепрокладчик может рыть землю (грунт). Разрабатываемый грунт перемещается только вперед. В комплект основного оборудования входит рыхлитель, установленный сзади шасси, лебедка и крановое оборудование. Вооружения и брони машина не имеет.
В целом путепрокладчик БАТ-2 предназначен для выполнения работ по прокладке колонных путей, подготовке и содержанию войсковых дорог в зоне боевых действий в звене дивизии-армии. Путепрокладчик БАТ-2 может выполнять продольное и поперечное планирование дорог, прокладку путей по косогорам, отрывы кюветов, очистку дорог и колонных путей от снега, кустарника и других предметов, препятствующих продвижению, засыпку рвов, рыхление мерзлых грунтов, грузоподъемные работы.
Недостатками данной конструкции являются:
- бульдозерный отвал и рыхлитель не обеспечивают скоростную работу при отрывке котлована;
- для работы в зоне боевых действий на машине отсутствует вооружение, необходимое на случай защиты от непредвиденного нападения вооруженных сил противника, а также отсутствует бронирование кабины для защиты экипажа от осколков и пуль калибром до 7,62 мм;
- отсутствует механизм метателя по удалению срезанного грунта из зоны резания; при проталкивании грунта бульдозерным отвалом только вперед происходит быстрое скапливание его перед машиной и, как следствие, механик-водитель вынужден делать маневры прямолинейного движения, увеличивая время по фортификационному обустройству позиций.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности основных признаков является бронированная ремонтно-эксплуатационная машина МКД-3 (Наставление по военно-инженерному делу для Советской Армии. Военное издательство Министерства обороны СССР. Москва. 1984 г., стр.575), выполненная на базе многоцелевого гусеничного тягача с семью опорными катками, передним расположением моторно-трансмиссионного отделения и передними ведущими колесами гусеничного движителя. В передней части шасси расположена многоместная легкобронированная кабина управления. В корме на корпус установлена поворотная рама, на которой расположен грунторазрабатывающий рабочий орган с метателем срезанного грунта. За МТО по длине шасси до кормы расположен силовой привод для грунторазрабатывающего рабочего органа. Сам рабочий орган образован из радиально расположенных стержней с режущими элементами. Режущие элементы, в свою очередь, расположены по периферийной части диаметра и одной из боковых сторон самого стержня. Другая боковая сторона стержня выполнена отогнутой для перемещения срезанного грунта к метателю. Диаметральный габарит рабочего органа приближен к ширине шасси, а глубина резания на проход составляет не более половины диаметра режущего рабочего органа. На корпусной части метателя установлены элементы, формирующие стенку траншеи или котлована за счет наклонного среза части грунта, исключающего осыпание. Верхнее расположение рабочего органа на поворотной раме является транспортным. В рабочем положении продольная ось грунторазрабатывающего рабочего органа и продольная ось гусеничного шасси расположены на одной прямой в горизонтальной плоскости.
Недостатками данной конструкции являются:
- возникновение больших ударных нагрузок на стержневые режущие элементы из-за их большой длины и малого количества в диаметральной плоскости;
- при большом диаметре режущего органа конструктивное исполнение режущей кромки не позволяет увеличить глубину врезания на проход, что сильно влияет на количество выполненных проходов для регламентированной разработки открытой траншеи или котлована с последующим увеличением времени готовности самой глубины;
- плохая обзорность зоны резания из кабины управления движением шасси.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание котлованной машины с роторным грунторазрабатывающим рабочим органом, позволяющим увеличивать глубину резания на проход, что приведет к сокращению времени на рытье глубоких до 2,5-3,5 м открытых траншей или котлованов в мерзлом грунте при фортификационном образовании позиций.
Решение данной технической задачи достигается тем, что в котлованной машине, содержащей гусеничное шасси, включающее отделение управления движением, герметизированное моторно-трансмиссионное отделение, в котором расположен маршевый двигатель внутреннего сгорания, на корпусе шасси установлено котлованное грунторазрабатывающее оборудование с силовым приводом и механизмом удаления грунта, бульдозерное оборудование, установленное перед отделением управления движением, а котлованное оборудование установлено в корме шасси, установленное на корпусе гусеничного шасси отделение управления движением выполнено бронированным многоместным для экипажа, например, из трех человек - командира, механика-водителя и оператора, для которого это место определено как транспортное, а для работы с котлованным оборудованием в корме шасси установлена бронированная кабина, позволяющая непосредственно из нее визуально следить за работой котлованного оборудования, управления самим оборудованием. За многоместным отделением управления движением расположено герметизированное моторно-трансмиссионное отделение, в котором входной редуктор маршевого двигателя внутреннего сгорания выполнен с установкой вала отбора мощности переднего расположения, а выходной вал этого редуктора - с задним расположением для сочленения коробок передач с механизмами распределения и бортовыми редукторами, которые установлены в корме шасси. При этом в кинематическую цепь от выходного вала редуктора до коробки передач установлен гидроходоуменьшитель, конструктивно представляющий собой дифференциальный сумматор двух вращательных моментов - один от выходного вала редуктора, другой от гидромотора, питаемого от регулируемого гидронасоса, соединенного с валом отбора мощности этого же редуктора, при этом передача первого вращательного момента осуществляется с помощью карданного вала, проходящего через отсек, в котором расположен независимый силовой привод котлованного оборудования.
Котлованное грунторазрабатывающее оборудование представляет собой комплексный режущий инструмент с вертикальной осью вращения и содержит фрезу с режущими элементами, расположенными на боковой диаметральной поверхности от винтовой линии с числом витков, равным, например, одному витку с частотой установки режущих элементов так, что позволяет вести безударно и без пропусков срезание грунта по высоте фрезы. Над фрезой на вал приводного вращения установлена планшайба с режущими элементами на наружной диаметральной поверхности с возможностью дополнительного возвратно-поступательного движения относительно оси привода вращения, вал приводного вращения кинематически связан с метателем срезанного грунта, например, лопастного типа с возможностью подачи грунта вправо или влево от движения гусеничного шасси.
Комплексный режущий инструмент за счет установки параллелограммного стержневого механизма с силовым приводом может занимать либо рабочее положение для разработки грунта, либо транспортное положение.
Бульдозерное оборудование по длине рабочего ножа равно ширине гусеничного шасси. Ширина разрабатываемого грунта равна ширине самой машины и соразмерна ширине котлованного оборудования, которое конструктивно образовано из двух комплексных режущих инструментов с помощью траверсы, к которой крепится параллелограммный стержневой механизм с шарнирной подвижностью. На планшайбе режущие элементы установлены в подпружиненных откидных головках так, что при возвратно-поступательном движении самой планшайбы эти режущие элементы выполняют резание в обоих направлениях поступательного движения. С целью исключения сползания движущей машины в бок при разработке мягкого грунта параллелограммный стержневой механизм выполнен с возможностью секторного поворота в горизонтальной плоскости с величиной длины хорды, равной, например, 0,5 диаметра фрезы, и направлением поворота в правую или левую сторону от продольной оси машины.
Гусеничное шасси, как вариант исполнения, выполнено с тонкобронным корпусом и содержит узлы и агрегаты отечественного танка Т-90, включая маршевый двигатель внутреннего сгорания с системами обслуживания его работы, коробки передач, бортовые редукторы, опорные катки для ходовой части (по шесть опорных катков в каждом гусеничном движителе), ведущее колесо и натяжной механизм с направляющим колесом для него.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 изображен общий вид котлованной машины, вид сбоку в транспортном положении;
на фиг.2 изображен общий вид котлованной машины, вид сбоку в рабочем положении.
Котлованная машина содержит гусеничное шасси 1, включающее тонкобронный корпус 2, в передней части которого расположена бронированная многоместная кабина (отделение управления движением) 3 с тремя посадочными местами для экипажа - командира, механика-водителя и оператора котлованного оборудования. Отделение управления 3 оборудовано отопительной и фильтровентиляционной установками (не показано), обеспечивающими нормальный температурный режим при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, а также необходимый воздухообмен в забронированном объеме этого отделения. Непосредственно за отделением 3 расположено герметизированное моторно-трансмиссионное отделение 4 с унифицированными узлами и агрегатами, маршевым двигателем, например, отечественного танка Т-90, при этом коробки передач 5 и бортовые редукторы 6 расположены в корме корпуса 2. Гусеничный движитель 7 с шестью опорными катками с задними ведущими колесами 8, а входной редуктор 9 маршевого двигателя 10 выполнен с валом отбора мощности 11 для сочленения с ним регулируемого гидронасоса 12, кинематическая цепь от входного редуктора 9 до коробок передач 5 выполнена с помощью карданного вала 13. При этом за счет установки в этой цепи раздаточной коробки 14 механический поток может подаваться без изменения вращательных моментов на эти коробки передач 5, либо избирательно и дистанционно переключаться на ходоуменьшитель 15 и только после него на сами коробки 5. Ходоуменьшитель конструктивно представляет собой дифференциальный сумматор вращательных моментов, подводимых к нему: один от раздаточной коробки 14, второй от гидромотора 16, питаемого от регулируемого гидронасоса 12, в результате чего при включенной фиксированной наименьшей прямой скорости движения (7,32 км/ч, гусеничное шасси) возможно выполнение бесступенчатой регулировки для получения более низкой скорости движения, например, от 0 до 1 км/ч.
На броневой корпус 2 в корме установлено как основное инженерное оборудование, содержащее роторный с вертикальной осью вращения 17 комплексный режущий грунторазрабатывающий инструмент 18, конструктивно выполненный на одном валу вращения из двух инструментов так, что одна фреза 19 закреплена в нижней части неподвижно, а над ней установлена с возможностью дополнительного возвратно-поступательного движения планшайба 20 с резцами 21, расположенными по ее диаметральной поверхности. На диаметральной поверхности фрезы 19 резцы установлены по винтовой линии без пропуска резания при вращении вала с фрезой, а резцы 21 на планшайбе 20 установлены у обоих торцов и подпружинены так, что при поступательном движении планшайбы 20 в процессе резания участвуют резцы, расположенные у одного торца, а во время возвратного движения в процессе врезания вступают резцы другого торца. Дополнительное возвратно-поступательное движение осуществляется за счет шарнирно-ромбового механизма 22, управляемого с помощью пальцев 23, скользящих в криволинейной канавке на цилиндрической ступени 24 вращающего вала 17. Таким образом, грунт срезается по высоте в нижней части за счет вращения фрезы 19, а верхняя часть за счет движения планшайбы 20 и резанием грунта во время прямого и обратного хода. Срезанный грунт выбрасывается с глубины образующегося котлована за счет лопастного роторного грунтометателя 25. Ширина котлована, образующаяся при движении машины вперед, равна ее ширине за счет установки двух роторных комплексных инструментов 18, привод к которым выполнен от независимого силового привода 26 совместно с аварийным агрегатом питания к нему, расположенного в кормовом отсеке 27 корпуса 2. Верхние части обоих валов вращения установлены в траверсе 28 так, что за счет параллелограммного стержневого механизма 29 роторный инструмент 18 может принимать походное и рабочее положение. Управление параллелограммным механизмом 29 осуществляется дистанционно за счет гидросистемы (не показано) и ручного дублирующего механизма 30. Вращение фрез 19 противоположно направлено от продольной оси котлована в направлении к стенкам котлована. Кроме этого, на броневой корпус 2 в корме на его продольной оси установлена кабина 31 с рабочим местом для оператора, позволяющая с близкого расстояния визуально наблюдать за работой котлованного оборудования в целом и зоной разрабатываемого котлована, управляя работой роторного инструмента 18. Транспортное положение оператора находится в отделении управления движением 3. Как вариант исполнения, параллелограммный стержневой механизм 29 выполнен с возможностью секторного поворота в горизонтальной плоскости с величиной длины хорды, равной 0,5 диаметра фрезы 19, и направлением поворота в правую или левую сторону от продольной оси машины.
В качестве вспомогательного инженерного оборудования в передней части корпуса 2 установлено бульдозерное оборудование 32 с шириной захвата и перемещения грунта, равной ширине самой машины. Управление работой оборудования 32 осуществляется с места механика-водителя. На командирской башенке 33 установлен пулемет 34, управляемый дистанционно с места командира.
Работает котлованная машина следующим образом:
Самоходная котлованная машина занимает рабочую позицию, оператор из отделения управления движением 3 перемещается в кабину 31, механик-водитель дистанционно, не выключая маршевый двигатель 10, переводит раздаточную коробку 14 на передачу вращательного момента к ходоуменьшителю 15, включает гидронасос 12, гидромотор 16, коробки передач переключает на низкую передачу движения вперед со скоростью 7,32 км/ч. Оператор на рабочем месте в кабине 31 запускает независимый силовой привод 26, расстопаривает находящийся в походном положении роторный инструмент 18 и с помощью работающей гидросистемы переводит в рабочее положение так, чтобы фреза 19 не касалась грунта. Затем включает вращение инструмента 18 и подает команду механику-водителю на начало движения машины. С началом движения оператор переводит инструмент 18 на врезание в грунт. Одновременно с этим резцы 21 планшайбы 20 также врезаются в грунт, а срезанный грунт захватывается лопастями грунтометателя и выбрасывается за пределы образующегося котлована. После принятия инструментом 18 крайнего рабочего положения параллелограммный стержневой механизм 29 стопорится. Режим работы роторного инструмента 18 выбирается в зависимости от состояния разрабатываемого грунта (рыхлого или мерзлого), т.е. с помощью ходоуменьшителя 15 устанавливается скорость движения с возможностью бесступенчатого регулирования от 0 до 1 км/ч. По окончании выполнения прохода оператор расстопаривает механизм 29, выводит инструмент на уровень выше поверхности грунта, подает команду механику-водителю на завершение работы, либо на выполнение маневра поворота для углубления следующим проходом, либо движение машины на расширение выполненного прохода. После этого повторяется операция на врезание и установка глубины резания грунта. Для исключения бокового съезда машины вбок используется поворот параллелограммного механизма 29 в горизонтальной плоскости в сторону удаления от края выработанного котлована. По окончании рытья котлована роторный инструмент 18 переводится в походное положение и закрепляется. Оператор переходит в отделение управления движением 3. В случае непредвиденного выхода из строя независимого силового привода запускается его аварийный агрегат питания для перевода комплексного инструмента в транспортное положение и ухода с рабочей зоны на ремонт.
Работа бульдозерного оборудования общеизвестна. Изобретение позволяет увеличить глубину врезания в грунт и, как следствие, сократить время на рытье котлована.