ПРИВОД УПРАВЛЕНИЯ ВОДОХОДНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ ПЛАВАЮЩЕГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к плавающим транспортным средствам (ПТС), и может быть использована при создании водоходного движительно-рулевого комплекса указанных средств.
Известны приводы управления плавающими гусеничными транспортерами семейства ПТС (ж. «Техника и вооружение», №10, 2001 г., с.1-9), которые разработаны с использованием узлов и агрегатов современных танков, и поэтому при движении по суше управляются штатными рычагами, размещенными на рабочем месте различными механика-водителя в кабине управления. Управление такими транспортерами на воде обеспечивается двумя водяными рулями, размещенными непосредственно за гребными винтами и связанными механическим рычажно-тросовым механизмом со штурвалом, расположенным перед местом механика-водителя.
Недостатком таких приводов является наличие двух органов управления различного типа - рычагов и штурвала, размещенных на рабочем месте механика-водителя, что вызывает трудности при обучении навыкам поворота при движении по суше и по воде. Кроме того, тросовый привод в кормовой части плавающего средства выходит наружу корпуса для связи с рулями, и поэтому не исключена возможность его запутывания и обрыва плавающими предметами (бревнами, льдинами и т.п.) в процессе эксплуатации, что снижает эффективность и надежность управления поворотом при движении транспортера по воде.
Известен привод управления поворотом плавающего транспортного средства (RU, №2255005, В60F 3/00, от 20.05.2003 г.), содержащий рычаги, размещенные в кабине управления на рабочем месте механика-водителя и тяги управления, связанные с наземными и водоходными движителями. Привод снабжен избирателем режима управления поворотом, выполненным с возможностью переключения на управление механизмами распределения бортовых коробок передач при движении по суше, а при движении по воде - на управление поворотными рулями водоходных движителей и передачей повышенного управляющего усилия, используя при этом одни и те же рычаги на рабочем месте механика-водителя. Переключение осуществляется через суммирующий рычаг, установленный на оси под поликом кабины управления. Управление поворотом рулями водоходного движителя, которые шарнирно закреплены на насадках гребных винтов, осуществляется через упомянутый суммирующий рычаг, тягово-рычажный механизм, снабженный гидравлическим усилителем и выполненный с возможностью преобразования поступательного движения тяг во вращательное движение телескопического карданного вала, а также через механизм преобразования вращательного движения телескопического карданного вала в поступательное движение поперечной рулевой тяги. Рулевая тяга связана с внутренними перьями рулей левого и правого водоходных движителей, при этом внутренние перья связаны тягами с наружными перьями. Гидросистема усилителя работает от автономного электронасосного агрегата.
Наличие тягово-рычажного механизма, выполненного с возможностью преобразования движения тяг управления во вращательное движение телескопического карданного вала, за счет шлицевого соединения трубы и вала позволяет компенсировать изменение расстояние между загрузочным бортом корпуса ПТС и рамой (на которой закреплен водоходный движительно-рулевой комплекс) при их относительном движении, например при складывании борта или опускании рамы в рабочее положение.
Однако известный привод управления поворотом рулями водоходного движителя имеет следующие недостатки.
Так, указанный механизм передачи движения на рули содержит сложную систему тяг и рычагов, включающую в себя большое количество подвижных элементов, что снижает надежность работы привода управления рулями.
Другой недостаток заключается в следующем. Известная система управления рулями не обладает «быстродействием» по причине значительной инерционности следящей системы поворота, т.е. не обеспечивает быстрое отрабатывание рулями сигнала поворота после подачи соответствующей команды с органов управления, что усложняет управление на воде плавающим транспортным средством, обладающим большой инерционностью.
Кроме того, при отрицательных температурах воздуха попадающая в трубу телескопического карданного вала вода может замерзнуть, и карданный вал лишается «телескопичности», что может привести к поломкам привода управления поворотом рулей водоходного движителя при складывании загрузочного борта.
Задачей, заявляемой полезной модели является упрощение конструкции привода управления рулями водоходного движительно-рулевого комплекса плавающего транспортного средства и улучшение его эксплуатационных характеристик.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, заключается в упрощении процесса управления поворотом ПТС на воде, в повышении его надежности и быстродействии.
Поставленная задача решается тем, что в приводе управления водоходным движителем плавающего транспортного средства (ПТС), содержащем рули, шарнирно закрепленные на насадках гребных винтов, горизонтальные тяги, попарно связывающие перья рулей на каждом насадке, органы управления рулями, совмещенные с рычагами управления наземным движителем ПТС, и гидросистему управления, согласно полезной модели в гидросистеме использовано два исполнительных гидроцилиндра, каждый из которых установлен на насадке, с возможностью воздействия на рули, закрепленные на данном насадке, посредством рычажно-тягового механизма, обеспечивающего передачу усилия поворота в плоскости расположения вышеуказанных тяг, и подключен отдельной гидравлической линией к основной гидросистеме ПТС посредством гидрораспределителя с электромагнитным управлением, причем привод выполнен с возможностью автоматического возврата рулей в нейтральное положение при снятии команд с органов управления, выполненных в виде электрических включателей с функцией самовозврата в выключенное положение и размещенных на рычагах управления наземным движителем ПТС, кроме того, полости исполнительных гидроцилиндров через предохранительные клапаны соединены со сливной магистралью основной гидросистемы ПТС с обеспечением ограничения нагрузки на рули.
При этом для обеспечения автоматического возврата рулей в нейтральное положение при снятии команд с электрических выключателей, каждый исполнительный гидроцилиндр выполнен с пружинным механизмом, обеспечивающим возврат поршня в исходное положение.
Для обеспечения ограничения угла разворота рулей, в каждом исполнительном гидроцилиндре поршень оснащен двумя ограничителями хода штока.
Наиболее предпочтительным является вариант размещения исполнительного гидроцилиндра в верхней части насадка с внутренней его стороны.
Анализ отличительных признаков заявляемой полезной модели показал следующее:
- введение исполнительных гидроцилиндров, каждый из которых установлен на насадке с возможностью воздействия на рули, закрепленные на данном насадке, позволяет заменить сложную систему механических связей передачи энергии силовой установки на рули водоходного движителя на более простую - гидравлическую. При этом гидравлическая система привода обеспечивает оперативную передачу значительных по величине усилий, необходимых для поворота рулей, при срабатывании сигнала с органов управления поворотом ПТС на плаву, что снижает инерционность процесса управления рулями водоходного движителя;
- наличие в заявляемом приводе рычажно-тягового механизма обеспечивает передачу усилия поворота рулей, создаваемого исполнительными гидроцилиндрами, в плоскости расположения горизонтальных тяг, попарно связывающих перья рулей, осуществляя тем самым передачу поступательного движения перьям рулей, т.к. исполнительные гидроцилиндры установлены в верхней части насадков с внутренней их стороны, в зоне, наиболее защищенной от возможных поломок плавающими предметами (бревнами, льдинами и т.п.), а указанные тяги расположены ниже - в зоне среза насадка;
- подключение каждого исполнительного гидроцилиндра отдельной гидравлической линией к основной гидросистеме ПТС посредством гидрораспределителя с электромагнитным управлением, обеспечивает ПТС независимую автоматизацию управления поворотом рулей водоходного движителя;
- выполнение привода управления с возможностью автоматического возврата рулей в нейтральное положение при снятии команд с органов управления упрощает процесс управления приводом;
- выполнение органов управления в виде электрических включателей, выполненных в виде электрических включателей с функцией самовозврата в выключенное положение, и размещение их на рычагах управления наземным движителем ПТС на суше, упрощает и ускоряет процесс управления приводом поворота рулей водоходного движителя;
- соединение полости исполнительных гидроцилиндров со сливной магистралью основной гидросистемы ПТС через предохранительные клапаны обеспечивает ограничение давление в приводе управления рулями, что способствует снижению нагрузки на рули.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где показано:
- на фиг.1 - привод управления рулями водоходного движительно-рулевого комплекса плавающего транспортного средства, общий вид сверху;
- на фиг.2 - вид А на фиг.1, вид на рычажно-тяговый механизм;
- на фиг.3 - размещение органов управления привода управления рулями на рычагах управления наземными движителями ПТС;
- на фиг.4 - гидравлическая система привода управления рулями водоходного движительно-рулевого комплекса плавающего транспортного средства;
- на фиг.5 - исполнительный гидроцилиндр;
Привод управления водоходным движителем содержит сдвоенные рули 1 (фиг.1) перьевого типа, шарнирно закрепленные на насадках 2 гребных винтов 3, гидравлическую систему управления, включающую исполнительные гидроцилиндры 4, передающие на рули 1 необходимое усилие поворота, тягово-рычажного механизм 5, посредством которого гидроцилиндры 4 воздействуют на рули 1, тяги 6, попарно связывающие перья рулей 1 на каждом насадке 2, и органы 7 (фиг.3) управления, расположенные на рабочем механика-водителя в кабине управления ПТС.
Каждый исполнительный гидроцилиндр 4 размещен в верхней части насадка 2 (в зоне, максимально защищенной от возможных поломок, которые могут быть спровоцированы в процессе эксплуатации ПТС различными плавающими предметами, например, бревнами или льдинами) и воздействует на рули, закрепленные на этом насадке.
Гидроцилиндры 6 запитываются с помощью соответствующих отдельных гидравлических линий 8 и 8' (фиг.4), подключенных к основной гидромагистрали 9 ПТС и работающей от электронасосного агрегата 10, который постоянно включен при работе ПТС на воде.
От перегрузок гидросистема привода управления защищена предохранительными клапанами 11 и 11'.
Управление приводом осуществляется из кабины механика-водителя ПТС. Органы 7 управления выполнены в виде электрических включателей с функцией самовозврата в выключенное положение и установлены на рычагах 12 и 12' (фиг.3) управления наземными движителями ПТС. Подключение каждой из гидравлической линии 8 и 8' осуществляется с использованием гидрораспределителя 13 с электромагнитным управлением.
Гидросистема привода управления выполнена с возможностью автоматического возврата рулей 1 в нейтральное положение при снятии команд с электрических включателей (органов управления 7). С этой целью каждый исполнительный гидроцилиндр 4 выполнен с пружинным механизмом, обеспечивающим возврат поршня 14 (фиг.5) в исходное положение (нулевое положение) после отпускания механиком-водителем электрических включателей. При этом гидрораспределитель 13 соединяет обе полости гидроцилиндров 4 со сливом в обеих полостях гидроцилиндра. Пружинный механизм выполнен в виде двух возвратных пружин 15 и 16.
1
2
1
2
Конструкция гидроцилиндров 4 обеспечивает ограничение угла разворота рулей 1 (максимальный угол 25°). Для этого поршень 14 оснащен двумя ограничителями хода штока 17. Ограничители выполнены в виде металлических стаканов 18, 19. Стакан 18 выполнен единой конструкцией с поршнем 14. Стакан 19 из технологических соображений выполнен сборной конструкцией с поршнем 14. Ход ℓ штока 17 соответствует углау поворота рулей 1 в одну сторону, а ход ℓ штока 17 - угол поворотов в другую сторону. Величины ℓ и ℓ равны и определяют максимальный угол поворота рулей как влево, так и вправо.
Тягово-рычажный механизм 5 обеспечивает передачу усилия поворота на рули 1 и соединен с исполнительным гидроцилиндром 4 шарнирно. Он включает: поворотный рычаг 20 и систему тяг 6 и 21. Тяги 6 попарно связывают перья рулей 1 на каждом насадке 2. Тяги 21 связаны с внутренними перьями рулей 1 и осуществляют передачу им поступательного движения. Поворотный рычаг 20 установлен на оси 22, закрепленной на насадке 2 посредством опорного кронштейна 23, и выполнен двуплечим, плечи которого 24, 25 расположены в разных уровнях. На верхнее плечо 24 воздействует исполнительный гидроцилиндр, а нижнее плечо 25 воздействует на тягу 21.
Работа
Управление поворотом ПТС на воде осуществляется следующим образом.
Для поворота механик-водитель нажимает на один из кнопочных включателей 7: для поворота в одну сторону - на электрический выключатель, размещенный на рычаге 12, и для поворота в другую сторону - на электрический выключатель, размещенный на рычаге 12'. После подачи команды включается один из электромагнитов гидрораспределителя 13, и одновременно включается электромагнит 26 загрузки гидросистемы. При этом рабочая жидкость направляется в одну из полостей гидроцилиндров 4, перемещая поршень 14 со штоком 17 в нужную сторону (обеспечивающую поворот рулей либо вправо, либо влево), при этом возвратные пружины 15, 16 сжимаются в противоположные полости. Усилие от гидроцилиндра 4 передается штоком 17 на поворотный рычаг 20 рычажно-тягового механизма, который поступательно перемещает тяги 21, 6. Рули 1, перья которых попарно соединены тягами 6, поворачиваются в своих опорах, осуществляя тем самым поворот ПТС на плаву. Причем для одновременного поворота рулей, размещенных как на правом насадке, так и на левом, в одну сторону, рабочая жидкость подается в поршневую полость гидроцилиндра, размещенного 4 на левом насадке, 2 и в штоковую полость гидроцилиндра 4 на правом насадке, т.е. гидроцилиндры 4 работают с противоходом.
При снятии команды поворота (после отпускания электрических включателей) гидрораспределитель 13 соединяет обе полости гидроцилиндров 4 со сливом и возвратные пружины 15, 16 возвращают поршни 14 в исходное положение, обеспечивая автоматический возврат рулей 1 в нейтральное положение.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает упрощение процесса управления поворотом ПТС на воде, повышение его надежности и быстродействия при эксплуатации, что и является решением поставленной задачи.