ДВИЖИТЕЛЬ С ГРУЗОВОЙ ПЛАТФОРМОЙ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ
PROPULSOR WITH CARGO PLATFORM ON AIR CUSHION

Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке, в частности к амфибийному вездеходному транспорту, и может быть использовано для конструирования транспортных средств высокой проходимости.
B60F3 - амфибии, т.е. транспортные средства, способные передвигаться как по суше, так и по воде.
Движитель имеет грузовую платформу, с размещенными на ней силовыми установками движителя, и исполняющую здесь функции судна на воздушной подушке, и вспомогательный механизм, служащий, во-первых, для удержания воздушной подушки в пространстве под грузовой платформой, и, во-вторых, для контакта движителя с опорной средой. Движитель имеет две основных силовых установки, расположенных на грузовой платформе: пневмонагнетатель для создания воздушной подушки под грузовой платформой и двигатель для вращения приводных колес.
Грузовая платформа имеет отверстия по углам платформы для подачи воздуха в пространство воздушной подушки. Эти отверстия через каналы соединены с пневмонагнетателем. Распределяет воздух по каналам, например, воздушный коллектор, управляемый гироскопом. Это позволяет добиваться нужного, например, горизонтального расположения грузовой платформы.
Вспомогательный механизм состоит из приводных колес, расположенных спереди и сзади грузовой платформы, и гусеничных лент, расположенных по бокам грузовой платформы. Приводные колеса представляют из себя цельные или разделенные на секции валики спереди и сзади грузовой платформы. Диаметр приводных колес больше или равен максимально допустимому зазору между грузовой платформой и поверхностью почвы. Длина валиков как спереди, так и сзади грузовой платформы равна или более ширины грузовой платформы. Валики представляют из себя пористые или пустотелые слабо надутые баллоны, со стенками, например, из резины. Уровень давления в них равен или незначительно превышает уровень давления воздуха под грузовой платформой. Грузовая платформа имеет контакт с обращенной к ней поверхностью приводных колес через промежуточный валик. Крепление приводного колеса к грузовой платформе осуществляется с помощью балки, к которой прикреплены оси приводного колеса и промежуточного валика. Балка через ось прикреплена к грузовой платформе. К балке крепятся пружины, роль которых заключается в нейтрализации воздействия воздушной подушки на приводные колеса и промежуточные валики.
Вторая часть вспомогательного механизма, две гусеничные ленты, расположенные по бокам грузовой платформы, заведены на приводные колеса, верхние ветви гусеничных лент проходят над грузовой платформой по ее бокам и через пружины опираются на грузовую платформу. Длина гусениц превышает удвоенное расстояние между опорными колесами. Пространство между верхними и нижними ветвями гусениц закрыто герметизирующим бортиком, который скользит по боковой поверхности грузовой платформы при перемещении движителя. Скольжение герметизирующего бортика по обращенной к нему боковой поверхности грузовой платформы может происходить в любом направлении, не выходя за границы гусеничной ленты, к которой прикреплен герметизирующий бортик. Гусеничные ленты состоят из эластичных треков, подвижно соединенных друг с другом. Герметизирующий бортик между ветвями гусениц включает в себя: гусеничные треки с прикрепленными к ним выдвижными штангами, цепь, в которую связываются свободные концы выдвижных штанг, соединенные последовательно друг с другом через пружины, герметизирующую пластину, которая закрывает пространство между ветвями цепи, и полотно материала, один край которого прикреплен к гусеничным трекам, другой к цепи, в которую связаны свободные концы выдвижных штанг, а по своей ширине материал опирается на выдвижные штанги. Полотно материала закрывает пространство между герметизирующей пластиной и ветвями гусеницы. Штанги представляют из себя набор пустотелых трубок разного диаметра, способных частично вдвигаться друг в друга. Максимальная длина каждой штанги равна максимально возможному или максимально допустимому расстоянию между любым треком гусеницы и соответствующим участком герметизирующей пластины. Каждый трек гусеничных лент через ось соединен с одной штангой. Соединение позволяет штанге двигаться в плоскости ветвей гусеницы. Свободные концы каждой штанги связаны в цепь между собою с помощью пружин, т.е. расстояние между ними может изменяться. Цепь замкнута и движется по траектории, сходной с траекторией движения гусеничных лент. Цепь движется синхронно с движением гусеничной ленты. Пространство между ветвями цепи закрыто герметизирующей пластиной. Цепь движется в пазах герметизирующей пластины по подшипникам. Обе герметизирующие пластины с обеих сторон грузовой платформы через собственные штанги прикреплены к грузовой платформе. Это крепление позволяет герметизирующим пластинам двигаться в плоскости ветвей гусениц, и, соответственно, служит опорой от смещения вне плоскости гусениц для выдвижных штанг, прикрепленных к трекам гусениц. Пространство между ветвями гусеницы и цепью закрыто полотном материала, сходным по свойствам с плотной тканью, например парусиной. Ширина материала должна быть не меньше максимальной длины выдвижной штанги. Один край этого материала прикреплен к гусеничным трекам, другой край прикреплен к цепи, а по своей ширине материал может быть прикреплен к частям выдвижных штанг. Для улучшения работы герметизирующего бортика при движении движителя по водной поверхности возможно прикрепление поплавков к трекам гусениц или обращение треков гусениц в поплавки.
Похожие патенты:
Судно на воздушной подушке // 2331534
Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при конструировании судов на воздушной подушке
Сплошная носовая часть днища судна на воздушной подушке // 2303551
Изобретение относится к судостроению и касается создания судов на воздушной подушке
Самоходная платформа на воздушной подушке для эксплуатации в арктических условиях // 2302354
Изобретение относится к судостроению и касается создания платформ на воздушной подушке (ПВП) для эксплуатации на Крайнем Севере
Аэродинамическое судно // 2301750
Изобретение относится к судостроению и касается создания судов с аэродинамическими принципами поддержания
Амфибийное судно на воздушной подушке // 2470807
Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке и касается создания амфибийных судов на воздушной подушке
Известно судно на воздушной подушке, содержащее корпус, движительную и нагнетательные установки, ограждение области воздушной подушки с носовым и кормовыми подвижными элементами, с бортовыми скегами. Нагнетательная установка выполнена с рулевым устройством (см. патент РФ №2097231, кл. B60V 3/06 от 13.05.1996 г.).
Недостатками данной конструкции является:
1) Наличие зазора между ограждением области воздушной подушки и опорной среды, что приводит к большому расходу воздуха и низкому давлению в воздушной подушке. Это приводит к низкой экономичности и грузоподъемности судна.
2) Ударному характеру соприкосновения ограждения области воздушной подушки и крупными препятствиями, что приводит к дополнительному износу материала ограждения.
3) Отсутствие сцепления с опорной средой, что может приводить к непроизвольным смещениям судна.
4) Низкая экономичность двигательной установки судна из-за отсутствия контакта двигательной установки с опорной средой.
Наиболее близким техническим решением к заявленному, принятым за прототип, по большинству признаков является амфибийное опорно-движительное устройство, реализованное в изобретении «Ходовая система с пневматической подушкой» (патент SU 1616509). Известное устройство содержит корпус в виде объемной разделительной платформы и барабаны (ролики) переднего и/или заднего привода соответственно в его передней и задней частях. Эластичная опорная замкнутая лента заведена на барабаны с зазором относительно внешних горизонтальных сторон объемной разделительной платформы. Пневмоплицы (мешки) на внешней поверхности этой ленты установлены поперек нее (бесконечная воздушная подушка, выполненная в виде отдельных мешков со стенками, обращенными к корпусу, в виде ленты). Оно также содержит нижнюю замкнутую полость в зазоре между нижней поверхностью объемной разделительной платформы и нижней ветвью эластичной опорной замкнутой ленты, выполненную с уплотнением и образующую воздушную подушку (воздушную камеру), сообщенную посредством воздуховода с источником воздуха, находящимся под избыточным давлением. Боковые ограждения данной нижней замкнутой полости посредством плоских стенок перекрывают зазоры между верхней ветвью эластичной опорной замкнутой ленты и верхней поверхностью объемной разделительной платформы и нижней ветвью этой ленты и нижней поверхностью этой платформы по ее боковым сторонам. Известное устройство содержит также ходовой двигатель, кинематически связанный с барабаном переднего и/или заднего хода. При этом эластичная опорная замкнутая лента своими боковыми кромками подвижно сопряжена с минимальным зазором с плоскими стенками боковых ограждений нижней замкнутой полости.
Известное техническое решение может также содержать на внешней стороне эластичной опорной замкнутой ленты элементы жесткости (усиливающие элементы), установленные поперек с возможностью подвижного сопряжения их оконечностей с плоскими стенками боковых ограждений нижней замкнутой полости посредством роликов, или содержать элементы скольжения на кромках ленты (башмаки скольжения).
Известное устройство, реализованное в изобретении «Ходовая система с пневматической подушкой», имеет недостатки.
При эксплуатации на волнении, особенно встречном, амортизационный ход надуваемых мешков (пневмоплиц) мал для компенсации (амортизации) волновых ударов и быстрой смены уровня опорной поверхности, приводящей к раскачиванию транспортного средства с известными ходовыми системами.
Воздушная подушка (зазор) между нижней поверхностью корпуса в виде объемной разделительной платформы и нижней ветвью гусеничной ленты в силу ее малой высоты не обеспечивает амортизационных формоизменений этой ленты. Жесткий волновой удар и интенсивная качка снижают надежность транспортного средства с известными ходовыми системами при эксплуатации на воде, особенно в море.
При компоновке транспортного средства из двух параллельных известных ходовых систем с грузовой платформой между ними при эксплуатации в битом льду возникает необходимость движения одной гусеницей по льду - другой по воде. Для исключения опрокидывания или аварийного крена необходимо самопроизвольное повышение плавучести гусеницы, идущей по воде. Но малая высота воздушной подушки между нижней поверхностью объемной разделительной платформы и нижней ветвью гусеничной ленты не обеспечивает потребного выпучивания ленты в воду и соответствующее повышение плавучести гусеницы, идущей по воде, что снижает надежность эксплуатации транспортного средства на известных ходовых системах в битом льду.
Для выхода из воды на лед транспортного средства необходима малая осадка корпуса, для уменьшения которой воздушная подушка в виде малого зазора между нижней поверхностью объемной разделительной платформы и нижней ветвью гусеничной ленты не может быть использована для снижения осадки корпуса, что снижает возможность эксплуатации транспортного средства с известными ходовыми системами во льду.
В известной ходовой системе в варианте с поперечными мешками (пневмоплицами), поддуваемыми на нижней ветви гусеницы, опасен наезд на препятствие высотой более подъема нижней поверхности объемной разделительной платформы над грунтом из-за того, что передняя пневмоплица подвержена смятию, выпуская воздух через наполнительные отверстия, не создает необходимого сопротивления (амортизации) удару препятствия о барабан или корпус. Это снижает надежность эксплуатации известной ходовой системы при возможности наезда на препятствия, высота которых больше подъема корпуса над опорной поверхностью.
В известной ходовой системе опора движителя на грунт идет через пневмоплицы, что при движении по некоторым местностям также можно отнести к недостатку, например, при движении через отдельно стоящие резкоочерченные препятствия. При этом вес движителя не будет равномерно распределяться по опорной поверхности, а будет концентрироваться вокруг препятствий. Движение по такой местности будет повреждать как пневмоплицы, так и препятствия, например отдельнорастущие растения.
Цель изобретения - повышение экономичности, надежности работы, а также увеличения проходимости транспортного средства.
Технический результат достигается за счет того, что вспомогательный механизм выполнен с подвижным креплением приводных колес к грузовой платформе.
Технический результат достигается за счет того, что герметизирующий бортик вспомогательного механизма включает в себя: бесконечную гусеничную ленту, состоящую из гусеничных треков с прикрепленными к ним выдвижными штангами; цепь, в которую через пружины крепятся свободные концы выдвижных штанг, герметизирующую пластину, которая закрывает пространство между ветвями цепи, и полотно материала, которое закрывает пространство между герметизирующей пластиной и ветвями гусеницы.
Сущность изобретения поясняются чертежом и схемой 1. На чертеже представлены две фигуры: фиг. 1 - вид движителя сбоку, фиг. 2 - вид движителя сверху.
Движитель имеет грузовую платформу, с размещенными на ней силовыми установками движителя, и вспомогательный механизм, служащий, во-первых, для удержания воздушной подушки в пространстве под грузовой платформой, и, во-вторых, для контакта движителя с почвой.
Грузовая платформа имеет отверстия по углам платформы (13) для подачи воздуха в пространство воздушной подушки. Эти отверстия через каналы (14) соединены с пневмонагнетателем (15). Распределяет воздух по каналам воздушный коллектор (16), управляемый гироскопом. Это позволяет добиваться нужного, например, горизонтального расположения грузовой платформы.
Вспомогательный механизм состоит из приводных колес (2), расположенных спереди и сзади грузовой платформы (1), и бесконечных гусеничных лент (3), расположенных по бокам грузовой платформы. Приводные колеса представляют из себя цельные или разделенные на секции валики спереди и сзади грузовой платформы. Диаметр приводных колес больше или равен максимально допустимому зазору между грузовой платформой и поверхностью почвы при движении движителя по ровной горизонтальной местности. Длина валиков как спереди, так и сзади грузовой платформы равна или более ширины грузовой платформы. Валики представляют из себя пористые или пустотелые слабо надутые баллоны, со стенками, например, из резины. Уровень давления в них равен или незначительно превышает уровень давления воздуха под грузовой платформой. Грузовая платформа имеет контакт с обращенной к ней поверхностью приводных колес через промежуточный валик (5), который служит для недопущения непосредственного контакта грузовой платформы и приводных колес, а также для дополнительной герметизации пространства под грузовой платформой. Крепление приводного колеса к грузовой платформе осуществляется с помощью балки (6), к которой прикреплены оси приводного колеса и промежуточного валика. Балка через ось (7) прикреплена к грузовой платформе. Это позволяет осям приводного колеса и промежуточного валика синхронно двигаться по окружностям, центр которых совпадает с осью, через которую балка крепится к грузовой платформе. К балке крепятся пружины (не показаны), роль которых заключается в нейтрализации воздействия воздушной подушки на приводные колеса и промежуточные валики. Гусеничные ленты заведены на приводные колеса, верхние ветви гусеничных лент через пружины (4) опираются на грузовую платформу. Длина гусениц превышает удвоенное расстояние между опорными колесами. Пространство между верхними и нижними ветвями гусениц закрыто герметизирующим бортиком, который скользит по боковой поверхности грузовой платформы. Гусеничные ленты состоят из эластичных треков, подвижно соединенных друг с другом. Герметизирующий бортик между ветвями гусениц включает в себя: гусеничные треки с прикрепленными к ним выдвижными штангами (8), цепь (9), в которую соединяются свободные концы выдвижных штанг, герметизирующую пластину (10), которая закрывает пространство между ветвями цепи, и полотно материала (11), которое закрывает пространство между герметизирующей пластиной и ветвями гусеницы. Штанги представляют из себя набор пустотелых трубок разного диаметра, способных частично вдвигаться друг в друга. Максимальная длина каждой штанги равна максимально возможному или максимально допустимому расстоянию между любым треком гусеницы и соответствующим участком герметизирующей пластины. Каждый трек гусеничных лент через ось соединен с одной штангой. Соединение позволяет штанге двигаться в плоскости ветвей гусеницы. Свободные концы каждой штанги соединены через пружины в цепь. Цепь замкнута и движется по траектории, сходной с траекторией движения гусеничных лент. Цепь движется синхронно с движением гусеничной ленты так, что трек гусеницы и звено цепи, к которым прикреплена каждая конкретная штанга в любой момент времени находятся приблизительно друг против друга. Пространство между ветвями цепи закрыто герметизирующей пластиной. Цепь движется в пазах герметизирующей пластины по подшипникам. К герметизирующей пластине прикреплен небольшой мотор (не показан), синхронизирующий движение цепи с движением гусеничной ленты. Обе герметизирующие пластины с обеих сторон грузовой платформы через собственные штанги (12) прикреплены к грузовой платформе и служат опорой для штанг, прикрепленных к трекам гусениц от смещения штанг вне плоскости гусениц. В результате, выдвижные штанги, прикрепленные к трекам гусениц, могут двигаться только в плоскости гусениц. В свою очередь, выдвижные штанги могут служить опорой для прикрепленных к ним трекам гусениц от бокового смещения при движении движителя, например, по воде. При движении по воде возможно установление дополнительных ребер жесткости (не показаны), соединяющих попарно оси приводных колес, и служащих той же цели: предотвращать боковое смещение треков нижней ветви гусениц. Пространство между ветвями гусеницы и цепью закрыто полотном материала, сходным по свойствам с плотной тканью, например парусиной. Ширина материала должна быть не меньше максимальной длины выдвижной штанги. Один край этого материала прикреплен к гусеничным трекам, другой край прикреплен к цепи, а по своей ширине материал прикреплен к тем частям выдвижных штанг, которые не вдвигаются в предыдущую трубку. Штанги также могут служить материалу опорой по всей его ширине. Все вместе это представляет собою герметизирующий бортик между ветвями гусениц. Для улучшения работы герметизирующего бортика при движении движителя по водной поверхности возможно прикрепление поплавков к трекам гусениц (не показаны).
Опора через пружины верхней ветви гусеницы служит для создания необходимого натяжения гусеницы, создает необходимый запас ее длины, а также может служить регулятором уровня давления нижней ветви гусеницы и приводных колес на опорную среду в зависимости от свойств опорной среды, над которой происходит движение. Запас длины гусениц, запасаемый с помощью пружин в верхней ветви гусениц, позволяет им повторять рельеф местности, на которую они опираются. Плотное облегание гусеницами преодолеваемых препятствий обеспечивается собственным весом треков гусениц, а также повышенным давлением в пространстве под грузовой платформой. Это давление прижимает треки гусениц к опорной среде. Вспомогательный механизм, благодаря подвижному креплению приводных колес к грузовой платформе и повышенной длине гусениц, может изменять свою форму при преодолении крупных препятствий (показано на схеме 1), менять форму при движении по откосу (т.к. грузовая платформа может не опираться на вспомогательный механизм, то для движения по откосу достаточно, чтобы вспомогательный механизм просто касался поверхности опоры), а также для перемещения движителя по заведомо ровным поверхностям, где возможен перевод опоры грузовой платформы полностью или частично с воздушной подушки на приводные колеса. При таком переводе опоры приводные колеса занимают позицию по отношению к грузовой платформе, позволяющей грузовой платформе опираться на приводные колеса через крепежную балку. Предположительно, такой позицией является позиция, при которой оси приводных колес, промежуточного валика и оси крепления приводных колес к грузовой платформе располагаются на одной вертикали. При таком переводе опоры грузовой платформы на приводные колеса, в них должно быть увеличено давление, а крепежные балки должны быть зафиксированы в определенной позиции. При преодолении движителем очень крупных препятствий, а также при движении вверх или вниз по склону горы в этом ему может помочь возможность грузовой платформы менять угол наклона в пространстве, а также то, что положение переднего приводного колеса при преодолении им крупного препятствия создает в этом месте дополнительную площадь для воздействия воздушной подушки и увеличивает тем подъемную силу.
Работа движителя с грузовой платформой на воздушной подушке происходит следующим образом: после запуска пневмонагнетателя повышается давление в пространстве под грузовой платформой. Приводные колеса прижаты к опорной среде собственным весом. Благодаря своей пустотелости и низкому внутреннему давлению они облегают неровности почвы, на которых они находятся в данную минуту. Если приводные колеса являются многосекционными, то, благодаря отсутствию опоры на них грузовой платформы и воздействию на них, в основном, собственного веса, возможно частичное перемещение отдельных секций приводных колес друг относительно друга под влиянием неровностей почвы. Это герметизирует пространство под грузовой платформой спереди и сзади (с двух боков) по ее периметру. Повышенное давление под грузовой платформой, а также собственный вес прижимает нижнюю ветвь гусениц к почве. Избыток длины позволяет гусеницам облегать ямы и кочки, что позволяет герметизирующему бортику максимально закрыть для движения воздуха пространство под грузовой платформой с боков. В результате повышения давления в воздушной подушке опора грузовой платформы переходит на воздушную подушку. Управляемый гироскопом воздушный коллектор распределяет воздушный поток таким образом, что чем ниже находится какой-то угол грузовой платформы, тем большая часть воздушного потока уходит в воздушную подушку через расположенное в этом углу отверстие. Манипулируя подачей воздуха по углам грузовой платформы, грузовая платформа принимает горизонтальное положение (если не было задано какое-либо другое) и приподнимается над грунтом на заданную высоту, зависящую от давления в воздушной подушке под грузовой платформой и ограниченную максимально возможной шириной зазора между грузовой платформой и грунтом, которую способен герметизировать вспомогательный механизм. Начинает работать двигатель, который вращает приводные колеса. Приводные колеса сами и, частично, через гусеничные ленты переводят вращательное движение приводных колес в поступательное движение движителя. При наезде на крупное препятствие (схема 1), передние приводные колеса, следуя рельефу местности, поднимаются вверх относительно грузовой платформы. По мере уменьшения воздушного пространства под грузовой платформой, повышается давление в воздушной подушке, что приводит к подъему грузовой платформы вверх. Задние приводные колеса под влиянием собственного веса опускаются вниз. При преодолении движителем значительных углублений в почве, например ложбины между холмами, давление под грузовой платформой снижается, она опускается вниз, приводные колеса относительно грузовой платформы поднимаются вверх.