ТРАНСМИССИЯ ГУСЕНИЧНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ВОДЯНЫМИ ДВИЖИТЕЛЯМИ
TRANSMISSION OF CRAWLER VEHICLE WITH WATER PROPULSION

Изобретение относится к транспортным средствам на гусеничном ходу, в частности к амфибийным машинам легкого и среднего классов, способным передвигаться как по суше, так и по воде, а конкретно к вездеходным гусеничным машинам, транспортирующим различное технологическое оборудование, используемое, например, в таких отраслях, как МЧС, лесная охрана, геология, нефтегазовая и других областях народного хозяйства.
В настоящее время машины типа МТЛБ, ЧЕТРА, ТТМ-3902, «ТАЙГА», которые могут быть снабжены любым технологическим оборудованием, все имеют незначительную скорость при перемещении по воде, ориентировочно 3-6 км/ч. На практике подобные машины, как правило, не оснащены водометами (гребными винтами). Учитывая тот факт, что в стране протяженность рек превышает протяженность дорог ориентировочно в восемь раз, использование перечисленных машин становится не целесообразным. Учитывая, что скорость машин, оснащенных гребными винтами, порядка 12-15 км/ч, то на практике использование таких машин становится все более актуальным, особенно при тушении лесных пожаров.
Кроме того, практически все объекты нефтегазового комплекса строятся в районах с большим количеством рек и/или в непосредственной близости от них, использование рек в качестве транспортных магистралей для машин, способных оснащаться различным специальным оборудованием, например буровыми установками, крановыми установками, установками для завинчивания свай, экскаваторными установками, экономически оправдано. Экскаваторное оборудование, установленное на шасси плавающего транспортера, способно расширять и углублять реки для прохода водного транспорта, очищать дно от предметов, представляющих опасность.
Установка высокопроизводительных насосов на плавающих транспортных средствах позволит решать задачи в условиях чрезвычайных ситуаций, таких как откачка воды при паводках и наводнениях, эвакуация людей из затопленных территорий, борьба с лесными пожарами, что потребует дополнительных мощностей для их эксплуатации.
Из уровня техники известна многофункциональная машина амфибия (патент EP 0325091 A1, опубл. 26.07.1989), которая содержит плавучий корпус, две гусеницы по бокам корпуса с системой двойного движения для перемещения по земле и по воде, два гидравлических устройства, центробежный насос, двигатель для передвижения гусениц, для работы гидравлических устройств, центробежного насоса и коробки передач, мостовую часть, кран и, по меньшей мере, один шарнирный рычаг. Данная машина может быть снабжена различным технологическим оборудованием: режущим диском, мотыгой, гидравлическим вращающимся резаком, вышкой, циркулярной пилой, приспособлением для чистки берегов и дна, ковшами, конвейером, устройством для очищения воды, электронным аппаратом для подводных исследований, компьютерной и телевизионной системами. Машина предназначена для подводных исследований, очистки водоемов и берегов, транспортировки различного технологического оборудования и персонала, поднятия грузов и проведения работ в условиях отмелей. Устройство машины приводится в работу распределительной системой на борту. Машина имеет специальные функции для защиты окружающей среды, мелиорации, подводных исследований, подводной археологии, гражданской обороны и тому подобное. Гидравлическая система технологического оборудования соединена гидравлическими магистралями с гидронасосом, установленным на раздаточной коробке шасси.
Недостатком данной машины является низкая скорость передвижения по воде, особенно против течения. В связи с отсутствием в конструкции данной машины водяных движителей максимальная скорость передвижения машины по течению реки составляет 4-6 км/ч, а против течения - еще меньше. Низкая скорость движения машины по течению и против течения способствуют увеличению времени доставки технологического оборудования к месту работ, что влечет за собой увеличение срока выполнения технологических работ. Кроме того, для обеспечения работы технологического оборудования используются отдельные двигатели, что значительно повышает вес, снижается скорость передвижения таких машин, а также значительно сокращается свободное пространство для установки дополнительного оборудования, а значит и грузоподъемность машины.
Известна трансмиссия для использования в транспортном средстве амфибия (патент RU №2304052, патентообладатель ГИБС ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛИМИТЕД (GB), содержащая узел однорядного двигателя и коробки передач, обеспечивающей переключение скоростей, выход которой обращен к передней части транспортного средства, средство отбора мощности для привода судового движительного агрегата, расположенного сзади двигателя, смещенного к задней части транспортного средства, и раздаточную передачу, расположенную в линию за коробкой передач и предназначенную для приведения в движение первого приводного вала, передающего движение на задний дифференциал для приведения в движение задних колес транспортного средства, при этом двигатель может быть расположен, по меньшей мере, частично, перед задними колесами, а приведение в движение судового движительного агрегата обеспечивается с помощью раздаточной коробки.
Недостаток данного решения заключается в отсутствии средств обеспечения мощностью технологического оборудования. Данная конструкция не предусмотрена для его установки. В случае необходимости его установки необходимо будет жертвовать одним из приводов на колеса, что отрицательно скажется на проходимости машины, на которой будет установлена данная трансмиссия.
В случае установки на машину технологического оборудования, необходимо также устанавливает дополнительный двигатель для приведения в действие этого оборудования, т.к. трансмиссией не предусмотрен отбор мощности на технологическое оборудование и невозможно установить дополнительную коробку отбора мощности в разрыв карданной передачи в силу ее значительных геометрических размеров, а пространства недостаточно в силу незначительных размеров самой машины. В конечном итоге, при установке дополнительного двигателя значительно повысится вес в целом транспортного средства, возникает необходимость дополнительной площади для его размещения.
Известна также трансмиссия транспортного средства-амфибии (патент RU 2381912, патентообладатель ДЖИББС ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛТД.(GB), содержащая двигатель, имеющий выходной вал, выполненный с возможностью приведения в действие судового движителя, трансмиссию с плавным изменением скоростей и ходовые колеса, причем коробка передач содержит входной элемент и первый выходной элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с входным элементом, причем первый выходной элемент содержит выходную ось на более высоком уровне, чем входная ось входного элемента, при этом ходовые колеса выполнены с возможностью приведения в движение первым выходным элементом, при этом коробка передач содержит дополнительный выходной элемент, который выполнен с возможностью приведения в действие судового движителя.
Недостаток данного решения заключается в том, что отбор мощности от двигателя №2 осуществляется только на оси колес и водяной движитель через раздаточную коробку отбора мощности. При этом отсутствует выход отбора мощности для дополнительного (технологического) оборудования.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому выбрана силовая передача для транспортного средства типа амфибия (патент RU №2269430, патентообладатель ГИПС ТЕКНОЛОДЖИС ЛИМИТЕД (GB), публ. 10.02.2006 г.), включающая двигатель, трансмиссию и узел промежуточного отбора мощности, расположенный между двигателем и трансмиссией, при этом выход узла отбора мощности выполнен с возможностью передачи мощности на блок привода, предназначенный для передвижения по воде, установленный в задней части транспортного средства типа амфибия, причем выход трансмиссии предназначен для передачи мощности на дифференциал, расположенный в задней части транспортного средства. Кроме того, выход трансмиссии выполнен с возможностью передачи мощности на дифференциал, расположенный в передней части транспортного средства для привода во вращение его передних колес.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности обеспечения мощностью технологического оборудования при установке последнего на транспортном средстве амфибия, так как это не предусмотрено конструкцией силовой передачи. В случае его приведения в действие необходимо будет устанавливать отдельный двигатель, что скажется на увеличении веса транспортного средства, снижении его скорости, а главное на сокращении полезной площади для установки и перевозки технологического оборудования и запасных частей к нему.
Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в разработке конструкции трансмиссии для транспортного средства повышенной проходимости, в частности гусеничной машины типа амфибия, оснащенной гребными винтами или водометами, обеспечивающей отбор мощности на технологическое оборудование от основного двигателя без использования дополнительного двигателя, тем самым обеспечивая свободную площадь для установки дополнительного оборудования или перевозки грузов.
Технический результат - увеличение полезной площади для размещения технологического оборудования.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в трансмиссии гусеничного транспортного средства с водяными движителями, включающего двигатель, содержащей средство отбора мощности на блок привода, предназначенный для движения по воде, для отбора мощности на ходовую часть транспортного средства, согласно изобретению, в разрез карданной передачи установлено средство отбора мощности, обеспечивающее мощностью технологическое оборудование, установленное на транспортном средстве.
При этом:
- технологическое оборудование представлено в виде насоса и/или генератора, и/или компрессора;
- в качестве водяных движителей использованы гребные винты или водометы;
- передача мощности на гусеничные движители, расположенные в задней части транспортного средства, осуществляют через коробку передач;
В соответствии с предметом настоящего изобретения предлагается транспортное средство на гусеничном ходу типа амфибия, снабженное гребными винтами или водометами, в котором установлено средство отбора мощности в трансмиссию в соответствии с предметом изобретения.
Предлагаемое техническое решение поясняется рисунком.
На рисунке изображен вид сверху варианта осуществления предлагаемой трансмиссии на примере гусеничной вездеходной машины, оснащенной водометами, с тремя средствами отбора мощности, предназначенными для обеспечения мощностью, в том числе, технологического оборудования, на примере дренажного и пожарного насосов и генератора.
Трансмиссия гусеничного транспортного средства, включающего двигатель 1, содержит средство 2 отбора мощности, установленное на двигателе 1 со стороны маховика, обеспечивающее мощностью пожарный насос 5, средство 3 отбора мощности, установленное на кожухе сцепления, обеспечивающее дренажный насос 6, средство 4 отбора мощности, установленное в разрез карданной передачи 11, обеспечивающее мощностью генератор 7, коробку передач 8, редукторы привода гусеничных движителей 9, редукторы водометов 10.
Пример осуществления изобретения.
Двигатель 1 передает крутящий момент через первичный вал средствам отбора мощности 2, 3, 4, которые обеспечивают мощностью соответственно пожарный 5 и дренажный 6 насосы, а также генератор 7. Вращение от двигателя 1 через средства отбора мощности передается на коробку передач 8, передающую крутящий момент на бортовые редукторы гусеничных движителей 9 и на редукторы привода водяных движителей 10. Передача крутящего момента на дополнительное оборудование осуществляется через блок шестерней средств отбора мощности, которые могут включаться дистанционно из кабины водителя. Привод включения может быть пневматический, электропневматический и др. При одновременном включении средств отбора мощности более одного следует учитывать, что суммарная потребляемая мощность технологического оборудования не должна превышать 80-85% мощности двигателя. При этом каждое из средств отбора мощности может включаться независимо от других средств отбора мощности. Средство 2 отбора мощности может включаться и выключаться только на остановленном двигателе 1. Средство 3 отбора мощности
включено постоянно, оно обычно обеспечивает мощностью гидронасос 6. Средство 4 отбора мощности может включаться и выключаться при движении машины.
Таким образом, установка дополнительных средств отбора мощности в разрыв карданной передачи позволяет обеспечить мощностью дополнительное оборудование, в частности пожарный насос, гидро- или дренажный насосы и генератор без установки дополнительных двигателей, что значительно высвобождает пространство для размещения технологического оборудования за счет исключения необходимости установки дополнительных двигателей, которые бы обеспечивали мощностью указанное технологическое оборудование.
При суммарной потребляемой мощности дополнительным оборудованием свыше 85% от мощности двигателя будет наблюдаться следующее.
Если потребляемая мощность дополнительного оборудования будет превышать 85% от мощности двигателя, то при таком отборе мощности оборудование не сможет выдавать необходимых для проведения работ характеристик, например (насосу необходима мощность двигателя 200 л.с. и 2700 об/мин, при этой мощности он способен создать давление в напорной магистрали 60 л/с (литров в секунду) при мощности двигателя в 180 л.с. и 2700 об/мин, давление в магистрали будет только 40 л.с), что может быть не достаточным при перекачке воды на большие расстояния, так как согласно техническим характеристикам, двигатели не могут все время работать на полную мощность, это приводит к перегреву и быстрому износу деталей. При превышении мощности дополнительного оборудования больше мощности двигателя более чем на 85%, то машине не останется мощности для движения, так как для приведения машины в движение необходима хотя бы минимальная мощность (холостые обороты).
В качестве средств отбора мощности могут быть использованы коробки отбора мощности типа МП26-4204010-72 либо эквиваленты. При использовании коробки отбора мощности типа МП26-4204010-72 последняя включается при остановленном двигателе, затем запускается двигатель и крутящий момент одновременно передается на технологическое оборудование и через сцепление на карданный вал 11 и коробку передач 8. В частности, средство отбора мощности включается при нажатии сцепления. Если в качестве технологического оборудования применяется гидро- или дренажный насос, то включение и отключение средства отбора мощности при работающем двигателе не допускается.
При установке средства отбора мощности типа МП96-4240010 предусматривается постоянный привод с трансмиссией, сначала запускается двигатель, и передача крутящего момента осуществляется через сцепление одновременно и на технологическое оборудование и через карданный вал 11 на коробку передач 8, а отбор мощности может осуществляться как на стоянке, так и при движении машины. Такая ситуация рекомендуется для технологического оборудования, например гидронасоса, для работы которого требуется мощность порядка 245 л.с.
Средства отбора мощности могут быть выполнены разного типа, например, раздаточные коробки или редукторы. При работе двигатель 1 передает вращательное движение через первичные валы средств отбора мощности 2, 3, 4 на коробку 8 передач транспортного средства. Вторичные валы средств 2, 3, 4 отбора мощности при включении из кабины водителя передают часть мощности на вращение дополнительного оборудования, в частности на пожарный насос 5 и гидравлический насос 6, генератор 7.
В качестве примера использования предлагаемой конструкции является, например, тушение пожаров, когда необходимо использовать пожарный насос, который качает воду по рукавным линиям, или для откачки воды дренажным насосом при наводнениях.
Коробка 8 передач обеспечивает движение водометам 10 и редукторам гусеничных движителей 9. При этом количество средств отбора мощности определяется количеством технологического оборудования.
Таким образом, установка средств отбора мощности непосредственно на двигатель со стороны маховика, на кожухе сцепления и в разрез карданной передачи позволяет обеспечить мощностью любое дополнительно установленное технологическое оборудование, например насосы, генератор и др., без установки дополнительных двигателей машины, в отличие от аналогов.
При установке на машину коробки отбора мощности в разрез карданной передачи типа МП77-2220010-01 машина работает следующим образом. Запускают двигатель 1, через сцепление включают средство 4 отбора мощности, крутящий момент передается через сцепление одновременно на дополнительное оборудование-генератор 7 и через карданный вал 11 на коробку передач 8, конструкция которой предусматривает работу технологического оборудования как при движении, так и при остановке машины.
Предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новизна», т.к. из уровня техники не выявлены решения с предложенной совокупностью признаков, критерию «изобретательский уровень», т.к. не выявлены идентичные и эквивалентные признаки, обеспечивающие достижение заявленного технического результата, а также критерию «промышленная применимость», поскольку заявителем проведена опытная проверка образца заявленной трансмиссии на гусеничной машине с водяными двигателями с положительным результатом.