БОЛЬШЕГРУЗНОЕ МНОГОЗВЕННОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
HEAVY GOODS MULTI-TIERED VEHICLE

Изобретение относится к многозвенным автопоездам гусеничного хода.
Известен автопоезд, состоящий из вагонов и двигающих эти вагоны тягачей, поочередно соединенных с ними, при этом каждый вагон имеет по две сцепные площадки, расположенные снизу, по одной на каждом краю, этими площадками вагоны ложатся на платформы тягачей и сцепляются с ними, головной тягач имеет одну платформу, каждый последующий тягач имеет две платформы со сцепными площадками, на которых располагаются и с которыми сцепляются края двух вагонов, при этом последующие тягачи снабжены автоматической системой управления, позволяющей им следовать по колее головного тягача, что позволяет автопоезду обладать маневренностью одного тягача и управляться одним человеком (см. RU №2288129, B62D 53/00, B60D 1/00, 2006).
Недостаток этого решения - автопоезд предназначен для движения по автомобильным дорогам и не способен перемещаться по труднодоступной местности.
Известно большегрузное многозвенное транспортное средство колесного хода, используемое в степных районах или в пустынной местности, где есть простор для маневра - "Оверленд" ("Ле-Турно") производства США (Запрягаев М.М., Крылов Л.К. и др. Армейские автомобили: конструкция и расчет. Часть II, стр. 408, М.: Издательство Мин. Обороны, 1970). Транспортное средство "Оверленд" имеет колесный ход и используется в степных, пустынных местностях или по широким индивидуальным дорогам. Недостатком этих аналогов является невозможность эксплуатации по слабонесущим грунтам, глубокому снегу и торосистому льду.
Известно также большегрузное многозвенное транспортное средство, содержащее головной тягач с гусеничным движителем и прицепные платформы санного типа, связанные сцепками с возможностью разворота платформ относительно соседнего пути (см. RU №2174470, B60F 3/00, B62D 55/00, В62М 27/00, 2001).
3
Недостатком такого транспортного средства является конструктивная сложность (в его составе есть головной тягач, управляемый водителем, и несколько дополнительных, дистанционно управляемых тягачей - по одному на каждые буксируемые, в составе автопоезда - сани). Кроме того, авторами изобретения принята концепция «амфибийности» составных элементов устройства для обеспечения возможности преодоления водных преград, а это диктует их ограничения по массе, что в свою очередь снижает величину тягового усилия на крюке буксировщиков. Кроме того, заявленное свойство - плавучесть платформы реально исключает возможность транспортировки стандартных грузовых контейнеров при максимальной их загрузке (24 т), потребует, чтобы водоизмещающий объем платформы (без учета ее собственного веса) составил 24 м, что с учетом длины контейнера (6 м) и ширины платформы, не превышающей ширины тягача по гусеницам - порядка 3,5 м (ширина контейнера - 2,4 м), дает «толщину платформы 1,15 м. Таким образом, платформа должна быть громоздкой и массивной. При этом отношение массы перевозимого груза на единицу веса устройства снижается, поскольку вес дополнительных тягачей достаточно велик.
Задачей, для решения которой предлагается изобретение, является упрощение конструкции устройства, повышение глубины самостоятельно преодолеваемых водоемов и обеспечение возможности транспортировки грузов в нескольких стандартных грузовых контейнерах.
Технический результат, проявляющийся при решении заявленной задачи - упрощение конструкции устройства (за счет отказа от наличия промежуточных тягачей и систем их управления), обеспечение возможности преодоления водоемов с глубиной до 3 м. При этом отношение массы перевозимого груза, на единицу веса устройства резко возрастает.
Для решения поставленной задачи большегрузное многозвенное транспортное средство, содержащее головной тягач с гусеничным движителем и прицепные платформы санного типа, связанные сцепками с возможностью разворота платформ относительно соседних, отличается тем, что головной тягач выполнен с весом не менее 20 т, с возможностью ударного разрушения корпусом ледяных торосов и преодоления водоемов с глубиной до 3 м, для чего в качестве корпуса использован герметизированный корпус танка, лишенный башни и вооружения, при этом кабина управления установлена на корпусе и выполнена с возможностью размещения экипажа тягача и пассажиров, причем ее корпус выполнен герметичным и снабжен теплоизолирующим покрытием, окнами и дверью, кроме того, кабина установлена на амортизаторах как вертикальных, так и горизонтальных, ориентированных вдоль корпуса, кроме того, в объеме корпуса размещены дополнительные топливные баки и дизель-генератор, при этом над моторным отделением корпуса установлены и герметично скреплены с ним выхлопной и воздухоподающий патрубки, верхние кромки которых размещены на высоте не менее 3,2 м над опорной поверхностью гусениц, кроме того, передняя кромка корпуса заострена, кроме того, прицепные платформы выполнены с возможностью перевозки стандартного грузового контейнера в виде разборных транспортных саней, полозья которых выполнены в виде герметичных закрытых корпусов, снабженных каркасом, предпочтительно заполненным вспененным синтетическим материалом, например полиуретаном, и скреплены друг с другом поперечными элементами, при этом ширина полоза не превышает ширину гусеницы тягача, его вертикальные стенки не выступают за продольные кромки гусениц, а клиренс саней не меньше клиренса тягача, причем сани снабжены фиксаторами контейнера, выполненными с возможностью его закрепления, исключающего вертикальное и горизонтальное смещение контейнера относительно саней, кроме того, сцепки платформ выполнены с возможностью их поворота относительно друг друга в вертикальной продольной плоскости и горизонтальной плоскости, при этом контейнер и его дверной проем герметизированы. Кроме того, фиксатор контейнера содержит упоры, скрепленные с полозьями, снабженные поперечными фиксирующими петлями, выполненными с возможностью пропускания через них строп-лент, концы которых заведены на форкопфы, при этом периметр контейнера охвачен горизонтально размещенной строп-лентой, концы которой заведены на форкопф. Кроме того, кабина с корпусом и корпус с поверхностью земли сообщены трапами с поручнями, причем последний трап выполнен складным, а его поручни начинаются выше днища корпуса. Кроме того, на нижней поверхности носовой части корпуса тягача жестко закреплены режущие зубья.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
При этом совокупность признаков формулы изобретения обеспечивает решение задачи изобретения, а именно - упрощение конструкции устройства, повышение глубины самостоятельно преодолеваемых водоемов и обеспечение возможности транспортировки грузов в стандартных грузовых контейнерах. Причем признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие ниже функциональные задачи.
Признаки «головной тягач выполнен с весом не менее 20 т с возможностью ударного разрушения корпусом ледяных торосов и преодоления водоемов с глубиной до 3 м» обеспечивают высокое тяговое усилие и хорошую проходимость тягача в условиях северного бездорожья и наличия многочисленных, но недостаточно глубоких рек и речушек, что позволяет обеспечить возможность буксировки груза тягачом в нескольких стандартных грузовых контейнерах.
Признаки «кабина управления установлена на корпусе …, причем ее корпус выполнен герметичным» способствуют преодолению водоемов с глубиной до 3 м.
Признаки «в качестве корпуса использован герметизированный корпус танка, лишенный башни и вооружения» обеспечивают эффективную «утилизацию» военной техники, обеспечивая требуемые весовые характеристики (позволяющие повысить тяговые характеристики тягача) и прочность корпуса, обеспечивающую вкупе с весом разрушение торосов и т.п. препятствий, а герметизация корпуса обеспечивает возможность преодоления водных преград.
Признаки, указывающие, что кабина управления выполнена «с возможностью размещения экипажа тягача и пассажиров» и снабжена «теплоизолирующим покрытием, окнами и дверью», обеспечивают возможность перевозки не только грузов, но и пассажиров, при обеспечении комфортных условий для экипажа и пассажиров, в зимних условиях.
Признаки, указывающие, что «кабина установлена на амортизаторах как вертикальных, так и горизонтальных, ориентированных вдоль корпуса», обеспечивают комфортные условия для экипажа и пассажиров при преодолении торосистой зоны припая или неровностях поверхности, в связи с жесткостью гусеничного движителя.
Признаки, указывающие, что «в объеме корпуса размещены дополнительные топливные баки и дизель-генератор», позволяют повысить автономность транспортного средства за счет полноты полезного использования высвобождающегося объема в полости корпуса тягача при удалении вооружения.
Признаки, указывающие, что «над моторным отделением корпуса установлены и герметично скреплены с ним выхлопной и воздухоподающий патрубки, верхние кромки которых размещены на высоте не менее 3,2 м над опорной поверхностью гусениц», обеспечивают работу двигателя при преодолении водоемов глубиной до 3 м.
Признаки, указывающие, что «передняя кромка корпуса заострена», повышают эффективность разрушения препятствий (например, торосов) корпусом тягача.
Признаки «прицепные платформы выполнены с возможностью перевозки стандартного грузового контейнера» задают требования к прочностным параметрам саней и их габаритам, обеспечивающих перевозку стандартного грузового контейнера.
Признаки, указывающие, что прицепные платформы выполнены «в виде разборных транспортных саней», обеспечивают возможность перемещения груза при приемлемых энергетических затратах на буксировку в условиях зимнего и весенне-осеннего бездорожья, кроме того, сани позволяют минимизировать удельные давления на опорную поверхность, что повышает проходимость груженого транспортного средства. При этом разборность саней позволяет при необходимости легко перебросить их на место использования воздушным, морским транспортом.
Признаки, указывающие, что у разборных транспортных саней полозья «выполнены в виде герметичных закрытых корпусов, снабженных каркасом», обеспечивают прочность полозьев и стабильность их веса.
Признаки, указывающие, что каркас предпочтительно заполнен вспененным синтетическим материалом, например полиуретаном», обеспечивают надежное восприятие и вертикальных, и горизонтальных нагрузок, и повышение несущей способности полоза, снижают опасность заполнения водой, снегом или грязью полости полоза при повреждении его оболочки.
Признаки, указывающие, что полозья «скреплены друг с другом поперечными элементами», обеспечивают работоспособность саней.
Признаки, указывающие, что «ширина полоза не превышает ширину гусеницы тягача, его вертикальные стенки не выступают за продольные кромки гусениц», обеспечивают движение полоза по колее, пробитой гусеницами тягача.
Признаки, указывающие, что «клиренс саней не меньше клиренса тягача», обеспечивают движение саней по каналу, пробитому корпусом тягача (когда движение идет по торосистой поверхности).
Признаки, указывающие, что «сани снабжены фиксаторами контейнера, выполненными с возможностью его закрепления, исключающего вертикальное и горизонтальное смещение контейнера относительно саней», исключают соскальзывание контейнера с саней в процессе движения санно-гусеничного поезда.
Признаки, указывающие, что «сцепки платформ выполнены с возможностью их поворота относительно друг друга в вертикальной продольной плоскости и горизонтальной плоскости», исключают возникновение изгибающих усилий в буксирных дугах при маневрировании санно-гусеничного поезда и/или движении по неровной поверхности.
Признаки, указывающие, что «контейнер и его дверной проем герметизированы», исключают попадание воды в контейнер при преодолении водных преград.
Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают дополнительную фиксацию контейнера на санях и их совместную работу как единого целого.
Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают доступ в кабину с поверхности земли, при этом трап в процессе движения не подвергается опасности разрушения.
Признаки четвертого пункта формулы изобретения повышают эффективность разрушения торосов корпусом тягача.
На фиг. 1 схематически показано большегрузное многозвенное транспортное средство, вид сбоку (с продольным разрезом по корпусу тягача); на фиг. 2 схематически показано большегрузное многозвенное транспортное средство, вид сверху; на фиг. 3 схематически показан продольный разрез по тягачу; на фиг. 4 схематически показан поперечный разрез саней (с поперечным разрезом по одному полозу).
На чертежах (фиг. 1, 2, 3) показаны узлы тягача-буксировщика: кабина управления 1, герметичный корпус 2, гусеничные движители 3, двигатель внутреннего сгорания 4, топливные баки 5, навесное оборудование для расчистки пути 6, средства управления 7, теплоизолирующее покрытие 8, окна 9, дверь 10, средства вентиляции 11, дополнительные топливные баки 12, дизель-генератор 13, моторное отделение 14, выхлопной 15 и воздухоподающий 16 патрубки, первый 17 и второй 18 трапы, приборы освещения 19, курсовые 20 и вертикальные 21 амортизаторы, режущие зубья 22.
Кроме того, на чертежах (фиг. 1, 2, 4) показаны узлы транспортных саней (один из возможных вариантов их реализации): полозья 23, съемные поперечные элементы 24, грузовой контейнер 25, фиксаторы 26, поперечные рамы 27, продольные пластины 28, вспененный синтетический материал 29, полость 30 полозьев 23, их верхняя поверхность 31 и вертикальные стенки 32, фиксирующие петли 33, строп-ленты 34, форкопфы 35, буксирные петли 36, буксирные дуги 37, горизонтальная строп-лента 38, петли 39 буксирных дуг 37.
Иные варианты реализации транспортных саней могут отличаться выполнением несущего каркаса полозьев, узлов их поперечного скрепления, но все они являются разборными и все предусматривают использование корпуса грузового контейнера, как несущей балки, к которой прикрепляются съемные герметичные полозья.
Тягач-буксировщик содержит кабину управления 1, герметичный корпус 2 с гусеничными движителями 3, в котором размещены двигатель внутреннего сгорания 4 (дизель), выполненный с возможностью передачи движения на движители посредством соответствующей кинематической передачи. Топливные баки 5 размещены штатно, на своих местах, кроме того, в объеме герметизированного корпуса 2 размещены дополнительные топливные баки 12 и дизель-генератор 13.
В качестве герметичного корпуса 2 использован герметизированный корпус танка, например Т-55 первых серий, лишенный башни и вооружения. Его вес с двигателем составляет порядка 20 т (без учета веса кабины, дополнительных топливных баков 12 с топливом, дизель-генератора 13 и т.п.).
На герметичном корпусе 2 сверху установлена кабина управления 1, в которой размещены средства управления 7 тягачом, причем кабина выполнена с возможностью размещения экипажа тягача и пассажиров, ее корпус выполнен герметичным, она снабжена теплоизолирующим покрытием 8, соответствующим нормам «северного исполнения», многослойными окнами 9 и дверью 10, снабженными герметизирующими прокладками из морозостойкой резины. Над моторным отделением корпуса 2 установлены и герметично скреплены с его поверхностью выхлопной 15 и воздухоподающий 16 патрубки, верхние кромки которых размещены на высоте не менее 3,2 м над опорной поверхностью гусениц. При этом на крыше кабины 1 размещены средства вентиляции 11 (например, вентиляционные люки или воздухоподводящие патрубки и т.п.) и приборы освещения 19 (фары, прожектора и т.п.), антенны средств связи и/или навигации (на чертежах не показаны). Целесообразно, чтобы крыша была оснащена багажником для размещения вещей пассажиров. Кроме того, кабина 1 с корпусом 2 и корпус 2 с поверхностью земли связаны трапами 17 и 18, выполненными с поручнями, причем последний трап 18 выполнен складным, а его поручни начинаются выше днища корпуса 2.
Передняя кромка корпуса 2 заострена, носовую (лобовую) часть корпуса и его кромку также можно оснастить «клыками (зубьями, обеспечивающими разрушение встречаемых торосов») ниже дна корпуса 2. Известен опыт разрушения противотанковых надолбов (гранитных и железобетонных) ударами лба танка. Кроме того, на нижней поверхности носовой части корпуса 2 тягача жестко закреплены режущие зубья, выступающие вниз и обеспечивающие разрушение торосов до уровня ниже высоты клиренса саней. Кроме того, на корпус 2 можно навешивать отвалы (типа бульдозерных), ориентированные под углом к продольной оси корпуса 2.
Курсовые амортизаторы 20 гасят ударные нагрузки при разрушении торосов ударами корпуса 2, если фрезы не используются как навесное оборудование. Вертикальные амортизаторы 21 гасят вертикальные толчки, возникающие при перемещении тягача по неровностям поверхности.
Такой тягач предназначен для буксировки санных поездов по льду или по снегу, а также и по обычному автозимнику.
Разборные транспортные сани содержат полозья 23 с одинаковым профилем спереди и сзади, они выполнены в виде закрытых корпусов с оболочкой из стали, углепласта, титанового сплава и т.п., включающего нижнюю часть, выполненную в виде плоскодонной лодки с параллельными вертикальными стенками 32. Ширина полоза не превышает ширину гусеницы тягача, составляет не менее трети ширины контейнера, т.е. 0,58-0,60 м. Высота полоза обеспечивает саням клиренс порядка 0,5-0,55, в зависимости от клиренса тягача (у упомянутого Т-55 он варьирует 0,425-0,5 м). Ширина саней не должна превышать ширины тягача (3220 мм), чтобы обеспечивался их проход по колее, сформированной тягачом. С учетом ширины контейнера 2,4 м, этого вполне достаточно и обеспечивает остойчивость саней на плаву. Поперечные рамы 27 выполнены из профиля, их высота, ширина и длина соответствуют размерам полости полозьев 1 - они «работают» как ребра жесткости полозьев. В процессе сборки поперечные рамы 27 известным образом скрепляют со стенками полоза. Возможен вариант отливки или выпрессовки полоза 23 сразу со всеми поперечными рамами 27. Толщина стенок полоза и сечение поперечных рам рассчитываются из весовых нагрузок полностью груженого контейнера. Болты, необходимые для закрепления продольных пластин 6, сразу жестко заделываются в поперечные рамы 27 так, чтобы выступающий конец болта был достаточен для фиксации его гайкой, а также фиксатора 26 (при необходимости). После этого устанавливают и закрепляют, например, сваркой верхнюю поверхность 31 полоза 23, а его полость 30 заполняют вспенивающимся синтетическим материалом 29 (для этого верхняя поверхность 31 содержит загрузочные отверстия (на чертежах не показаны) в каждом «отсеке», ограниченном поперечными рамами 27.
Строп-лента 34 и 38 может быть изготовлена из капрона, лавсана, полиамида, полиэфира или полипропилена и т.п. материалов, обеспечивающих ее гибкость и нерастяжимость.
Предварительно собирают раму, включающую съемные поперечные элементы 24 и продольные металлические пластины 28 (отверстия - буксирные петли 36 уже выполнены заранее так же, как и отверстия для пропускания болтов, заделанных в поперечные рамы 27). Эти детали скрепляют либо сваркой, либо болтовыми соединениями так, что в результате получается уплощенная прямоугольная рама с поперечными связями.
При сборке саней в единую конструкцию полозья 1 располагают параллельно, выравнивают их по длине, размещают между ними вышеописанную уплощенную прямоугольную раму и заводят в ее сквозные отверстия болты, заделанные в поперечные рамы 27 полозьев 23.
Затем, на сани сверху опускают грузовой контейнер 25 так, чтобы он оказался соосным продольной оси саней (в этом случае он оказывается между боковыми фиксаторами 4, выполненными как Г-образные зацепы). Далее, на болты, заделанные в поперечные рамы 27 полозьев 23, выступающие из их внешних стенок, надевают Г-образные зацепы так, чтобы отгиб оказался над полкой профиля, составляющего раму дна контейнера 25, и фиксируют зацеп гайкой (на чертеже не показана). При наличии зазора между отгибом и полкой его устраняют вводом в него деревянного клина или прокладки.
Далее, при необходимости повышения надежности крепления контейнера 25, через фиксирующие петли 33 Г-образных зацепов (фиксаторов контейнера 4) пропускают строп-ленты 34, концы которых заводят на петли форкопфов 35, располагая их на одной стороне контейнера, после чего, известным образом работая форкопфами, обеспечивают плотную обтяжку боков и верха контейнера строп-лентой. Далее эту операцию повторяют с остальными строп-лентами 34. Таким образом, контейнер оказывается плотно поджат к саням. Далее известным образом герметизируют дверной проем контейнера, кстати в новых конструкциях контейнеров возможность герметизации проема сразу предусматривается. После этого, аналогичным образом, периметр контейнера охватывают горизонтально размещенной строп-лентой 38, концы которой заводят на форкопф, аналогичный форкопфам 16, и осуществляют обтяжку этой строп-ленты, исключая самопроизвольное раскрытие контейнера.
Далее на сани, на их буксирные петли 36 навешивают буксирные дуги 37, обеспечивая тем самым возможность их поворота в буксирных петлях 36 вокруг горизонтальных осей (что обеспечивает разворот в вертикальной плоскости саней относительно буксировщика), при этом, желательно, чтобы петля буксирной дуги 37 была ориентирована горизонтально (что обеспечивает разворот в горизонтальной плоскости саней относительно буксировщика). При формировании санного поезда, буксирные дуги 15 навешивают и спереди, и сзади саней, обеспечивая формирование сцепки из нескольких саней и на крюк 22 тягача-буксировщика. Далее в петли 39 соответствующих буксирных дуг накладывают друг на друга и пропускают через них крепежный палец известной конструкции, который шплинтуют, исключая его выпадение.
В процессе буксировки тяговое усилие буксировщика передается на сани и между санями поезда через буксирные дуги 15, что приводит их в движение.
Целесообразно посылать одновременно не менее двух поездов, при этом первым должен идти тягач с одним или с двумя санями на прицепе для рассекания и утрамбования снега, а потом по уже готовому следу за ним могут идти тягачи с большими санными поездами. Так, караван, состоящий из двух-трех тягачей, может привести от 120 до нескольких сотен тонн груза за раз.
Большая высота тягача (танковый корпус - высота 1,4-1,5 м и высота кабины - до 2-2,3 м) обеспечивает нормальное преодоление бродов с глубиной до 3 м. При глубинах, меньших 2 м, сани с контейнерами не всплывают - скользят по дну. При глубинах до 3 м сани с контейнерами всплывают – скользят, не касаясь дна.
Разрушение торосов высотой, большей клиренса тягача, происходит за счет давления на них заостренной кромки корпуса.
Большая ширина полозьев 23 минимизирует удельное давление саней на снег до уровня, обеспечивающего их перемещение по поверхности плотного наста при загруженном контейнере или неглубокое погружение в рыхлый снег, исключая их «зарывание» в снег, приводящее к повышению тягового усилия на крюке буксировщика для их буксировки. Низкое удельное давление на опорную поверхность позволяет груженым саням идти по льду зимника, проложенного по реке, без риска разрушения ими льда. Расширение опорной транспортной базы за пределы ширины контейнера повышает устойчивость саней на пересеченной местности и на поворотах дороги.
Сани с тягачом предназначены для транспортировки грузов от точки выгрузки контейнеров с морского или железнодорожного транспорта до населенных пунктов или производственных баз (в зимнее время и в межсезонье), а также до них же от точки выгрузки контейнеров с речного транспорта или специализированных морских судов по болотистой местности, при обратном транспортировании продукции от них к точкам погрузки.
После доставки контейнера к месту назначения, его выгружают из саней и устанавливают на сани порожний контейнер или загруженный какими-либо материалами или продуктами.
Далее все повторяется.