ВЕЗДЕХОД-АМФИБИЯ

Полезная модель относится к области самоходных транспортных средств, предназначенных для движения по пересеченной местности, суше и воде, и может быть использована для создания и производства малогабаритной транспортной техники различного назначения.
Проблема освоения необжитых территорий, отдаленных от мегаполисов, портов, железных дорог, автомагистралей является очень сложной задачей. Например, в обширных регионах Дальнего востока, Сибири и Крайнего Севера Российской Федерации очень слабо развита сеть железных дорог и автомобильных дорог с твердым покрытием.
В указанных регионах очень много различных водных участков местности (рек, озер,, болот), а зимой, продолжающейся большую часть года, эти территории покрыты толстым слоем рыхлого снега, поэтому транспорт, предназначенный для эксплуатации в этих регионах должен обладать проходимостью, как на суше, так и на воде вне зависимости от времени года.
В настоящее время в этих регионах используются колесные и гусеничные транспортные средства высокой проходимости. Выполняя полезную работу, эти машины одновременно наносят трудновосполнимый экологический ущерб, разрушая поверхностный слой грунта, особенно в тундре.
Истощение мировых запасов полезных ископаемых на материках обращают внимание геологов на неудобные с точки зрения, как разведки, так и эксплуатации месторождения, находящиеся в так называемых "переходных" зонах, т.е. в районах, где постоянно приходится преодолевать то водные, то "твердые" пространства.
Спасение людей в районах стихийных бедствий (ураганы, цунами, затопление населенных пунктов при подъеме уровней рек) представляет очень большую сложность в связи с тем, что не существует "универсального" транспорта одинаково хорошо преодолевающего и пересеченную местность и водные преграды.
В связи с отмеченными обстоятельствами разработка и создание амфибийных машин высокой проходимости, движители которых оказывают минимальное воздействие на поверхностный слой почвы, не нанося экологического ущерба, является весьма актуальной.
Известно колесное транспортное средство повышенной проходимости (патент US 4459932, м. кл. B62D 57/00, 1984) имеющее плоское днище, ведущие и управляемые колеса, надувной элемент, закрепленный на днище и связанный с пневмосистемой транспортного средства.
Недостатком такого транспортного средства является относительно низкая проходимость по грунтам с низкой несущей способностью.
Известно амфибийное опорно-движительное устройство, реализованное в вездеходе-амфибии, содержащее гусеничный движитель с баллонами-плицами для контакта с поверхностью, связанный с ним корпус и уплотнения воздушной подушки. Гусеничный движитель включает в себя не менее двух замкнутых тросов, между которыми закреплены соединительные распорные планки, к которым прикреплены с помощью отбортовок двухсекционные баллоны, обеспечивающие герметичность контура внутренней воздушной подушки, причем в нижней, обращенной к поверхности секции, давление 10-15 МПа, а в верхней, контактирующей с приводными и направляющими катками - давление 25-50 МПа (патент РФ 2045414, м. кл. B60F 3/00, 1995).
Недостатки указанного известного опорно-движительного устройства заключаются в следующем.
Надувные плицы установлены столь плотно, что способны удерживать воздух повышенного давления в замкнутой воздушной подушке гусеничного движителя. Контактное усилие между плицами приводит к арочному эффекту, что создает выпучивание вверх верхней ветви гусеничного обвода, повышает вертикальный габарит опорно-движительного устройства. Это осложняет компоновочные решения транспортного средства в целом.
При круглогодичной эксплуатации в условиях замерзающих акваторий для выхода из воды на лед необходимая дополнительная плавучесть обеспечивается плицами большого диаметра. На скругленных участках передней и задней частей гусеничного обвода происходит увеличение расстояния между контактными поверхностями плиц вплоть до утраты контакта. Наезд на препятствие в форме пня, кочки, валуна, наледи приводит к разгерметизации замкнутой воздушной подушки внутри гусеничного движителя, происходит потеря работоспособности, снижается надежность транспортного средства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является вездеход, в котором гусеничное шасси содержит направляющие и задние колеса, гусеничную систему из гусеницы с траками, снабжен прикрепленными к тракам колесами и сошниками, направляющими рельсами - двутавровыми балками с овалообразными концами для движения по ним колес траков и поперечно расположенными стальными брусьями, при этом направляющие колеса выполнены в виде шестеренс шестью зубцами и в количестве по одному - для легких машин или двух - для тяжелых на каждой гусенице, каждый трак составляет шестую часть обода колеса и представляет собой своего рода пневматическую подушку, сбоку имеющую трапециевидную форму, причем гусеничная система крепится к боковым стенкам машины и ее внутренним крепежным элементам с помощью указанных поперечно расположенных стальных брусьев, пронизывающих указанные двутавровые балки, а сверху и сбоку гусеница прикрыта фартуком (патент РФ №2119438, м. кл. B62D 55/08, 1998).
Недостатками вездехода-прототипа являются относительная сложность конструкции, повышенные весовые характеристики, излишняя материалоемкость и необходимость выделения дополнительных материальных и временных затрат в ходе осуществления сборки всей конструкции из-за значительной сложности закрепления пневматических подушек - пневмотраков.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая конструкция, - устранение указанных недостатков, а именно: повышение надежности и эффективности эксплуатации известного устройства при круглогодичном использовании в условиях побережья и замерзающих акваторий в виде заявляемого амфибийного опорно-движительного устройства при упрощении конструкции и снижении нагрузки на грунт.
Поставленный технический результат достигается тем, что в вездеходе-амфибии содержащем корпус, установленный в корпусе двигатель, гусеничную систему из гусеничной ленты с пневмотраками и ведущим валом, согласно заявляемому решению, по обеим сторонам корпуса, смонтирована через амортизаторы опорно-направляющая рама и закреплена гусеничная лента с возможностью передвижения на ведомом и/или ведущем валах, при этом, на внешней стороне гусеничной ленты смонтированы пневмотраки, а на внутренней поверхности гусеничной ленты, по всей длине жестко закреплены опорные ролики, на осях, установленных с возможностью контакта с пневмотраками, кроме того, пневмотраки снабжены грунтозацепами, а опорно-направляющая рама установлена с возможностью качения по опорным роликам.
Полезную модель дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению поставленной задачи.
Гусеничная лента может быть выполнена из армированной технической резины, шириной соответствующей длине пневмотрака.
Опорно-направляющая рама выполнена в виде стальной трубы с загнутыми краями, овалообразной формы и установлена с возможностью движения по опорным роликам.
Пневмотраки могут быть жестко закреплены при помощи резьбового соединения на внешней стороне гусеничной ленты, а на нижней поверхности пневмотраков выполнены грунтозацепы.
Пневмотраки могут быть установлены в полостях, образованных при соединении гусеничной ленты с дополнительной лентой, через выполненные в них в шахматном порядке отверстия и скрепленных между собой осями опорных роликов, а грунтозацепы расположены на нижней поверхности дополнительной ленты.
Пневмотраки могут быть помещены в покрышки, снабженные в верхней части проушинами, для закрепления на осях опорных роликов, а в нижней части - грунтозацепами.
2
Используют пневмотраки имеющие внутреннее избыточное давление от 0,5 до 2,0 кг/см.
Предлагаемое решение поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, фиг. 1-а - вид сзади, фиг. 1-б - вид сверху, фиг. 1-в - вид сбоку, на фиг. 2 - схема монтажа основных элементов, на фиг. 3 - схема закрепления пневмотраков на гусеничной ленте, без ведомого вала, на фиг. 4 - схема закрепления пневмотраков на гусеничной и дополнительной лентах, на фиг. 5 - схема закрепления пневмотраков в покрышке при помощи проушин, фиг. 5-а - вид пневмотрака в покрышке спереди, фиг. 5-б - вид пневмотрака в покрышке с торца, фиг. 5-в - вид пневмотраков в зацеплении.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - корпус вездехода,
2 - резиновая гусеничная лента,
3 - двигатель,
4 - бортовые фрикционы,
5 - пневмотрак, выполненный в виде пневмобаллона,
6 - опорные ролики,
7 - ось опорного ролика,
8 - система амортизаторов,
9 - опорно направляющая рама,
10 - ведущий вал,
11 - ведомый вал,
12 - передний торсион,
13 - задний торсион,
14 - тормозная система,
15 - генератор ДВС,
16 - грунтозацепы,
17 - покрышка пневмотрака.
18 - монтажные проушины,
19 - нейлоновый корд продольного направления,
20 - нейлоновый корд поперечного направления,
21 - штуцер с ниппелем,
22 - втулка оси,
23 - дополнительная гусеничная лента,
24 - отверстия на дополнительной гусеничной ленте,
25 - боковая стенка корпуса,
26 - аккумуляторы.
2
Корпус вездехода 1 представляет собой подобие корпуса моторной лодки, т.е. легкий жесткий остов с обтекаемой формой днища. Основным движителем вездехода являются резиновая гусеничная лента 2 типа «Звезда», закрепленная по бокам корпуса 1. Гусеничная лента 2 приводится в движение двигателем 3, установленным в корпусе вездехода 1. Управление вездеходом осуществляется при помощи бортовых фрикционов 4. Гусеничная лента выполнена в виде замкнутой ленты из армированной технической резины, функционально заменяющей гусеничную цепь. На гусеничной ленте 2 закреплены пневмотраки 5.Пневмотраки 5 выполнены в виде технических пневмонаполненных резиновых баллонов с избыточным внутренним давлением воздуха от 0,5 до 2,0 кг/см. Для равномерного распределения нагрузки от массы вездехода на поверхность передвижения, по всей длине гусеничной ленты 2, на ее внутреннюю поверхность жестко прикреплены опорные ролики 6. Опорные ролики 6 жестко закреплены на осях 7, и установлены с возможностью контакта с пневмотраками 5. К корпусу 1, по обеим сторонам, через систему амортизаторов 8 закреплена опорно направляющая рама 9. Рама 9 выполнена в виде стальнойтрубы с загнутыми краями и установлена с возможностью передвижения по опорным роликам 6. Бортовые фрикционы 4 установлены с возможностью передачи крутящего момента ведущему валу 10. Гусеничная лента 2 закреплена на ведущем валу 10 и ведомом валу 11 или только - на ведущем валу 10. На опорной раме 2 смонтированы передний торсион 12 и задний торсион 13. Двигатель 3 соединен с тормозной системой 14и генератором ДВС 15. Для увеличения сцепных качеств с грунтом или гребного эффекта при движении по воде, на нижней поверхности пневмотраков 5 смонтированы грунтозацепы 16, в виде выступов на нижней части пневмотраков. Пневмотраки 5 могут быть помещены в покрышку 17, снабженную в верхней части проушинами 18, закрепленными на оси 7. Покрышка 17 укреплена нейлоновым кордом продольного направления 19 и нейлоновым кордом поперечного направления 20. На покрышке 17 размещен штуцер с ниппелем 21. Нижняя часть покрышки 17 может быть снабжена выступами - грунтозацепами 16. Ось 7 опорного ролика 6 расположена во втулке оси 22. Пневмотраки 5 могут быть помещены в полости, образованные при соединении гусеничной ленты 2 с дополнительной лентой 23, через выполненные в них в шахматном порядке отверстия 24 и скрепленных между собой осями 7 опорных роликов 6, а грунтозацепы 16 расположены на нижней поверхности дополнительной ленты 23. Пневмотрак 5 помещается в образовавшуюся полость, после накачивания фиксируется в ней сам, и фиксирует зажатую между лентами 2 и 23 ось 7 опорных роликов 6. Пневмотраки 5 могут быть также закреплены на резьбовом соединении по всей длине гусеничной ленты 2 (на фигуре не показано). На боковой стенке корпуса закреплены опоры торсионов 12 и 13. Аккумулятор 26 соединен с генератором ДВС 15.
Движение вездехода осуществляется за счет качения опорно направляющей рамы 9 по опорным роликам 6, установленным на гусеничной ленте 2, что существенно увеличивает плавность хода. Пневмотраки 5, закрепленные на гусеничной ленте 2, также позволяют увеличить плавность хода вездехода за счет упругой деформации и увеличить положительную плавучесть при преодолении водных преград.
Принципиальное различие предлагаемой конструкции вездехода по сравнению с традиционным гусеничным движителем, заключается в том, что в последнем опорные катки (колеса) движутся по гусеничной ленте, которая увеличивая ширину катка, увеличивает площадь опоры на грунт. Таким образом, масса транспортного средства концентрируется на нижней части катков, т.е. площадь опоры пропорциональна количеству точек опоры (катков). Увеличение точек опоры возможно только за счет уменьшения диаметра катков, что приводит к увеличению сил сопротивления качению. Что приводит к противоречию между техническими возможностями транспортного средства и его воздействием на окружающую среду и транспортные коммуникации.
По сравнению с прототипом, заявляемый вездеход представляет транспортное средство с как бы растянутой вдоль всей длины транспортного средства шиной, что позволяет увеличить площадь опоры на грунт. В предлагаемой конструкции, опорные катки (ролики) закреплены на верхней стороне гусеничной ленты и опираются на ровную поверхность опорно-направляющей рамы, что уменьшает сопротивление качению, а эластичные пневмотраки максимально равномерно распределяют сконцентрированную с роликов нагрузку по всей площади опоры. Эластичные пневмотраки также способствуют снижению динамических нагрузок на гусеничную ленту, за счет упругой деформации.
Заявляемое транспортное средство позволяет свободно передвигаться по всем видам грунтов, в том числе по снегу, по заболоченным участкам, и не только преодолевать водные преграды, но и осуществлять передвижение по водным артериям с преодолением отмелей и других преград.