ДВУХОСНЫЙ ПОЛНОПРИВОДНЫЙ ПОЖАРНЫЙ АВТОМОБИЛЬ С УВЕЛИЧЕННОЙ СПОСОБНОСТЬЮ К ПРЕОДОЛЕНИЮ ПРЕПЯТСТВИЙ ТИПА ПОРОГОВЫХ НЕРОВНОСТЕЙ

Двухосный полноприводный пожарный автомобиль с увеличенной способностью к преодолению препятствий типа пороговых неровностей
Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно - к конструкции пожарных автомобилей.
Пожарному автомобилю во время пожаротушения иногда приходится преодолевать большие неровности, например, пороговый уступ рухнувшей при пожаре стены здания или ствол упавшего дерева. Изобретение направлено на повышение способности такого автомобиля к преодолению подобных препятствий, что будет способствовать повышению его мобильности и приспособленности осуществлять свои функции в самых тяжелых условиях.
Из теории автомобиля (см., например, Н.А. Кузьмин, В.И. Песков «Теория эксплуатационных свойств автомобиля» , М.: ФОРУМ, 2013, стр. 147) известно, что и у автомобилей наибольшую высоту препятствия типа пороговой неровности преодолевают колеса (оси), имеющие по развесовке минимальную вертикальную нагрузку от массы автомобиля. К сожалению, развесовка реального двухосного автомобиля меняется в достаточно узких пределах. Например, рассматриваемый в качестве прототипа двухосный полноприводный пожарный автомобиль АЦ-1,0-40 (см. каталог выставки «Сomtrans - 2011») имеет один резервуар на 2000 л воды, расположенный вблизи задней ведущей оси и классическую общую компоновку (двигатель спереди, кабина экипажа за ним). При этом конструкторы стараются обеспечить развесовку по осям, близкую к 50:50, поскольку на машине используются односкатные колеса.
Недостатком такого решения является меньшая высота преодолеваемой колесами пороговой неровности. Так, при нагрузке 50% на одну ось, обычном для грунта коэффициенте сцепления колес с опорной поверхностью 0,55, коэффициенте сопротивления качению 0,02 и при 10-процентной деформации шины на ребре препятствия она сможет преодолеть пороговую неровность высотой 0,506 r (r - свободный радиус колеса автомобиля). В то же время при уменьшенной до 25% вертикальной нагрузке на ведущую ось полноприводного автомобиля и таких же параметрах сцепления, сопротивления качению и эластичности шины эта ось сможет преодолеть неровность высотой 0,948 r, т.е. почти в два раза больше.
Технический результат - повышение проходимости двухосного полноприводного пожарного автомобиля.
Технический результат достигается тем, что Двухосный пожарный автомобиль с увеличенной способностью к преодолению препятствий типа пороговых неровностей, отличающийся тем, что он оснащен двумя резервуарами одинакового объема, один из которых располагается над передней осью автомобиля, другой - над его задней осью, имеются также насосы для перекачки жидкости из одного резервуара в другой, в исходном состоянии резервуары заполнены жидкостью наполовину; во время преодоления крупных пороговых препятствий (величиной более половины радиуса колеса) производится поочередная перекачка пламягасящей жидкости: сначала из переднего резервуара в задний, что уменьшает нагрузку на переднюю ось и, согласно теории движения автомобиля, облегчает процесс преодоления колесами передней ведущей оси порогового препятствия, затем из заднего резервуара в передний с получением того же полезного эффекта при преодолении колесами задней оси порогового препятствия.
Схема компоновки пожарного автомобиля, приспособленного для преодоления пороговых препятствий (фиг. 1):
1 - передний резервуар для пламягасящей жидкости; 2 - кабина экипажа; 3 - инструментальный отсек; 4 - катушка шлангов; 5 - задний резервуар для пламягасящей жидкости; 6 - отсек силового агрегата, узлов трансмиссии и перекачивающих насосов
Для повышения проходимости двухосного полноприводного пожарного автомобиля предлагается обеспечить ему возможность изменять развесовку по осям в зависимости от сложности участка движения и степени насыщенности его пороговыми неровностями. Для этого автомобиль (см. рис.) оснащен двумя резервуарами 1 и 5 одинакового объема (по 2000-2500 л), заполненными наполовину жидкостью для пожаротушения. Имеются также насосы 6 для перекачки этой жидкости из одного резервуара в другой (в этой же зоне рационально расположить силовой агрегат и узлы трансмиссии автомобиля). Расположение резервуаров над ведущими осями обеспечивает эффективное изменение развесовки в зависимости от количества жидкости, находящегося в каждом резервуаре, при этом при движении автомобиля она может меняться водителем от (25-30):(75-70) до (70-75):(30-25), в том числе быть 50:50.
Процедура преодоления порогового препятствия указанным автомобилем такова. При подъезде передней ведущей оси автомобиля к препятствию, высота которого превышает половину радиуса колеса (т.е. не может быть преодолена без изменения развесовки, см. расчеты на предыдущей странице), производится перекачка жидкости из переднего резервуара в задний, что изменяет развесовку с исходной, близкой к соотношению 50:50, на более благоприятную с точки зрения преодоления препятствия 25:75 (или близкую к ней). После переезда препятствия колесами передней оси и при подъезде к нему колес задней ведущей оси, производится перекачка жидкости из заднего резервуара в передний. Новое соотношение вертикальных реакций на колесах 75:25 (или близкое к нему) обеспечит преодоление препятствия высотой вплоть до 0,9-0,95 радиуса колеса и колесами задней оси, т.е. автомобиль сможет продолжить движение (при условии, что показанный на рисунке клиренс «А» больше высоты препятствия). Преодоление препятствий каждой осью необходимо производить на низшей передаче в коробке передач и при заблокированном межосевом дифференциале в раздаточной коробке. При этом обороты двигателя должны соответствовать оборотам максимального крутящего момента. После процедуры переезда препятствия обеими осями лучше опять сделать уровень жидкости в обоих резервуарах одинаковым, т.е. вернуться к исходной развесовке 50:50.
Предлагаемое техническое решение прежде всего подойдет для использования на пожарных автомобилях, применяемых для тушения лесных пожаров. В этих ситуациях часто автомобилю приходится преодолевать препятствия в виде упавших деревьев. Возможность оперативного изменения осевой развесовки пожарного автомобиля и создания таким путем возможности преодоления лежащего поперек пути ствола дерева диаметром 0,5 м (и даже более) существенно повысит их мобильность, способность выполнять задачу по пожаротушению и в случаях наличия других крупных препятствий на пути пожарного автомобиля.