СНЕГОБОЛОТОХОД - ГУСЕНИЧНЫЙ ТРАНСПОРТЕР БОРИСОВА

Полезная модель относится к снегоболотоходу - гусеничному транспортеру Борисова ("ГТБ"), далее - ТС (транспортное средство), относящемуся к области машиностроения /транспортировки и предназначенному для перевозки различных грузов вдали от пунктов технического обслуживания в условиях полного бездорожья (в том числе на слабонесущих, обводненных почвах, болотах 3,4 категории), включая водные препятствия неограниченной глубины и целинный снег любой глубины и плотности.
Из уровня техники известен снегоболотоход (см. патент RU 29280 на полезную модель, опубл. 10.05.2003).
Снегоболотоход содержит шасси с гусеничным движителем, плавсредство и приводную установку, отличающийся тем, что в качестве приводной установки на шасси машины закреплен легковой автомобиль со снятыми колесами, причем передача крутящего момента от коробки передач автомобиля к редуктору ведущего моста гусеничного движителя осуществляется с помощью карданного вала, а плавсредства выполнены в виде съемных понтонов из легкого металла или многослойной резины, в рабочем положении, закрепляемые на шасси, и в нерабочем положении перевозимые на крыше автомобиля или на колесно-лыжном прицепе.
Данный снегоболотоход имеет следующие недостатки:
- слабая надежность. Использование трансмиссии легкового автомобиля, предназначенного для движения по ровным, асфальтированным дорогам, в конструкции, заявленной для движения в условиях полного бездорожья без каких-либо понижающих передач;
- низкая энерговооруженность. Использование двигателя и сбалансированной трансмиссии легкового автомобиля, предназначенного для движения по ровным, асфальтированным дорогам;
- большой объем подготовительных работ для трансформации конструкции к разным условиям использования;
- высокие поперечные центра масс, критичные при использовании на заболоченном рельефе.
Из уровня техники известен двухзвенный гусеничный снегоболотоход (см. патент RU 63312 на полезную модель, опубл. 27.05.2007).
Двухзвенный гусеничный снегоболотоход содержит переднее и заднее звенья, соединенные поворотно-сцепным устройством, трансмиссию, включающую коробку передач, раздаточную коробку, карданные валы, главные передачи с ведомыми валами и дифференциалами и ведущие колеса переднего и заднего звеньев, тормоз, отличающийся тем, что ведомые валы каждой из главных передач, имеющих дифференциалы повышенного трения, соединены карданными валами непосредственно с валами ведущих колес, а тормоз с механическим приводом установлен на ведомом валу раздаточной коробки.
Данный снегоболотоход имеет следующие недостатки:
- отсутствие рабочих тормозов;
- отсутствие дублирующей тормозной системы (дублирующего тормоза). Применен один механический трансмиссионный тормоз.
Из уровня техники известен гусеничный плавающий снегоболотоход с электроприводом (см. патент RU 170926 на полезную модель, опубл. 15.05.2017).
Особенностью снегоболотохода является использование полного электропривода, что значительно упрощает управление движением, торможением и поворотами. Ведущие электродвигатели и бензиновый электрогенератор для быстрой зарядки аккумуляторных батарей находятся в задней части корпуса. Аккумуляторные батареи размещаются под сиденьями пассажирского отсека. Такая компоновка значительно упрощает конструкцию и круглогодичную эксплуатацию в условиях малонаселенной местности.
Данный снегоболотоход имеет следующие недостатки:
- большая собственная масса. Применение АКБ в качестве источника энергии;
- ограничение по температуре/сроку службы использования АКБ;
- ограничение времени использования ТС по разнице времени разряд/заряд АКБ.
Задачами (целями) при создании заявленного снегоболотохода являются:
- при использовании ТС в названных условиях эксплуатации исключить основные традиционные конструктивные факторы, снижающие проходимость;
- обеспечение конструкции двойной живучестью всех функциональных узлов, обеспечивающих движение;
- снижение энергозатрат на перевозку 1 кг полезной грузоподъемности;
- повышение грузоподъемности ТС;
- понижение удельного давления на опорную поверхность;
- повышение водоизмещения.
При осуществлении технического решения достигаются следующие основные технические результаты:
- ТС не обладает параметром "дорожный просвет", являющийся основным показателем проходимости, ввиду отсутствия нижней неподвижной точки;
- ТС не обладает эффектом "пробуксовки" (проскальзыванием движителя относительно не двигающегося шасси);
- ТС не обладает традиционным дифференцированным увеличением удельного давления на одну из сторон на слабонесущих, обводненных почвах;
- ТС обладает сбалансированным центром поворота;
- гусеничный движитель не имеет объемных отдельно стоящих деталей, оказывающих существенное сопротивление движению на заболоченных почвах;
- в случае отказа одного любого узла в цепи "ДВС-приводное колесо", в том числе гусеничного движителя любой колеи, ТС способно управляемо двигаться.
Технические результаты достигаются тем, что снегоболотоход представляет собой системную конструкцию, состоящую в своей основе из:
- основного (базового) ведущего модуля - основного шасси в виде трехколейного гусеничного движителя, установленного на герметичном водоизмещающем несущем корпусе, при этом в корпусе расположен бортовой водометный водный движитель;
- основной (базовой) надстройки в виде рамы-платформы с установленным(и) двигателем(ями), основным(и) насосом(ами) и кабиной управления, при этом рама-платформа опирается на стойки ведущего модуля;
Дополнительно система может оснащаться дополнительными ведущим(и) модулем(ями) в любой конфигурации:
- дополнительным шасси в виде трехколейного гусеничного движителя, установленного на герметичном водоизмещающем несущем корпусе, при этом ведущие модули соединены между собой;
- дополнительной надстройкой в виде рамы-платформы с установленным(и) двигателем(ями), основным(и) насосом(ами) без кабины управления, в виде рамы с интегрированным герметичным водоизмещающим грузовым кузовом с верхней и задней загрузкой, который оснащен водоотливным устройством.
Технический результат достигается вследствие следующих конструктивных особенностей.
Базовое устройство представляет собой системную конструкцию, состоящую из следующих основных частей:
- основной (базовый) ведущий модуль (основное шасси): трехколейный гусеничный движитель, установленный на герметичном водоизмещающем несущем корпусе. В корпусе расположены бортовые водометные водные движители;
- основная (базовая) надстройка: платформа с установленным(и) двигателем(ями), основным(и) насосом(ами) и кабиной управления;
- дополнительный ведущий модуль (дополнительное шасси): трехколейный гусеничный движитель на герметичном водоизмещающем несущем корпусе с (без) водометным(ого) водного движителя.
Дополнительные надстройки: различных форм, назначений, включая смонтированные механические установки и устройства.
Ведущие модули могут быть связаны между собой известными обыкновенными соединениями, в том числе и управляемыми, допускающими различное положение модулей в трех плоскостях.
В одной системе может быть как минимум один основной модуль, либо дополнительно состыковано от двух до четырех связанных модулей в любой комбинации.
Признаки и сущность заявленной полезной модели поясняется в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом (см. фигуру 1).
На фиг. 1 представлена кинематическая схема снегоболотохода - гусеничного транспортера Борисова, где показано следующее:
1 - несущий корпус;
2 - ведущее колесо;
3 - левая полуось;
4 - левый дисковый тормоз;
5 - гипоидный редуктор;
6 - средняя полуось;
7 - правый тормоз;
8 - правая полуось;
9 - муфты включения;
10 - гидромотор низкой скорости;
11 - гидромотор высокой скорости;
12 - корпус водомета;
13 - опорный узел;
14 - винт водомета;
15 - приводной вал;
16 - приводной реверсивный гидромотор;
17 - двигатель внутреннего сгорания;
18 - приводящий гидронасос;
19 - гидрораспределитель.
Описание конструкции снегоболотохода.
А. Основной (базовый) ведущий модуль.
Представляет из себя герметичный металлический несущий корпус (1) понтонного типа с интегрированными многофункциональными стойками крепления надстройки. На корпусе в ряд расположены 3 гусеничных движителя, которые состоят из собственно гусениц, ведущих колес (2), опорных нижних роликов, направляющих катков и поддерживающих роликов. В несущем корпусе (1) расположены: в передней части ведущий узел с тормозами, состоящий из левой полуоси (3), левого дискового тормоза (4) в масляной ванне (системы KNOTT или аналог), гипоидного редуктора (5), средней полуоси (6), жестко соединенной с корпусом дифференциала, правого тормоза (7) и правой полуоси (8), шлицевыми муфтами включения (9) гидромоторов, приводного гидромотора низкой скорости (10), приводного гидромотора высокой скорости (11); в боковых частях несущего корпуса (1) расположены бортовые водометные движители, состоящие из встроенного в несущий корпус модуля левого корпуса водомета (12), крышек водомета, опорного узла (13), винта водомета (14), приводного вала (15), приводного реверсивного гидромотора (16). Аналогично устроен правый бортовой водометный движитель. В средней части в корпус интегрированы топливные баки. Вся гидроарматура и электропроводка расположена внутри многофункциональных стоек крепления надстройки.
Б. Основная (базовая) надстройка.
Представляет из себя стальную раму - платформу, на которой установлены: отдельная металлическая остекленная кабина, герметичная, с боковыми и вертикальными выходами. В кабине расположено место оператора-водителя и органы управления. За кабиной расположен герметичный металлический моторный отсек, в котором установлена силовая установка, состоящая из двигателя(ей) внутреннего сгорания (17), приводящий(е) гидронасос(ы) (18), и гидрораспределитель (19). За моторным отсеком может быть расположен герметичный металлический грузовой отсек, либо любое устройство. Рама-платформа опирается на стойки ведущего модуля. Сзади рама имеет места крепления соединительного узла.
В. Дополнительный ведущий модуль.
Конструктивно представляет собой аналог основного модуля. Может отличаться отсутствием водометного движителя. Вместо водомета могут быть установлены дополнительные топливные баки.
Г. Дополнительная надстройка.
Конструктивно представляет собой стальную раму-платформу, с интегрированным герметичным водоизмещающим грузовым кузовом с верхней и задней загрузкой, который оснащен водоотливным устройством. При использовании одного длинного кузова на двух модулях, надстройка может иметь раму в виде роликового опорно-поворотного устройства. Как вариант, дополнительная надстройка может нести герметичный силовой отсек без кабины управления.
Д. Соединительное устройство.
Конструктивно представляет собой шарнир Гука. Вал крепления к дополнительному модулю имеет осевую свободу 30 градусов. Крепится на задние консоли основного модуля и заднюю раму основной надстройки. К устройству прикреплен дополнительный модуль за передние консоли и переднюю раму. Устройство имеет гидравлическую блокировку подвижности сочленения, и управляемую блокировку осевой свободы.
Принцип работы заявленного снегоболотохода заключается в следующем.
Установленный на основной надстройке двигатель(и) (17) внутреннего сгорания приводит в действие гидронасос(ы) (18) гидросистемы. В установленной там же кабине оператор, через j систему управления приводит в действие в любых комбинациях исполнительные гидромоторы (10, 11), установленные на ведущих модулях. Активированный исполнительный гидромотор, например низкой скорости (10), через муфту включения (9) соединяется с валом хвостовика гипоидного редуктора (5). Коробка дифференциала с ведомой шестерней креплением жестко связанна с проходной ступицей ведущего колеса средней колеи. К наружным полуосям (3,8) крепятся соответственно наружные приводные колеса. На наружных полуосях (3, 8) смонтированы многодисковые тормоза (4, 7) в масляной ванне. Таким образом, при прямолинейном движении, редуктор, вращает в одном направлении с одинаковой угловой скоростью 3 приводные колеса, расположенные в одной оси, которые в свою очередь, перематывают каждое свою гусеницу.
Оригинальной является схема поворота. За счет применения дифференциала, и жестко закрепленного на ведомой шестерне редуктора среднего приводного колеса, базовой по угловой скорости является средняя колея. При повороте, торможение внутренней (к центру поворота) колеи зависимо и пропорционально увеличивает скорость наружной колеи. В отличие от двухколейной схемы, трехколейная получает сбалансированный центр поворота.
Дисковые тормоза в масляной ванне являются также рабочими тормозами. Внутри корпуса модуля смонтирован оригинальный водометный движитель с приводом от гидромоторов. Управление водометным движителем осуществляется изменением скорости и направлением вращения бортовых гидромоторов (16).
Заявленный снегоболотоход отличается от известных аналогов кардинально.
Основные отличия заключаются в следующем:
- применена блочно-модульная компоновочная схема;
- гусеничный движитель выполнен по рядной трехколейной схеме;
- в трансмиссии применен дифференциальный гипоидный редуктор с тремя выходами;
- основное передаточное отношение в трансмиссии изменяется применением двух (вариативно до 4-х) разных исполнительных гидромоторов;
- снегоболотоход имеет встроенный бортовой водный движитель, приводимый гидромоторами.