УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ БОЕВЫХ МАШИН (ВАРИАНТЫ)
DEVICE TO INCREASE COMBAT VEHICLES CROSS-COUNTRY CAPACITY

Изобретение относится к буксировочным устройствам и предназначено для гусеничных и колесных транспортных средств: танков, САУ, БТР, БМП и других.
Известны устройства для преодоления наземным транспортом труднопроходимых участков. Как правило, это лебедки, буксирные тросы, жесткие буксирные сцепки - см., например, пат. России 2038225.
Однако у этих устройств есть три недостатка: во-первых, их возможности ограничены, во-вторых, их применение (особенно лебедки) требует много времени, и, в-третьих, их применение невозможно в условиях обстрела или бомбежки, так как требует выхода экипажа из машины.
Задача изобретения - частичное устранение указанных недостатков.
Для этого предлагается устройство, соединяющее машины (желательно однотипные) в последовательную цепь, образуя как бы поезд (далее «поезд»), где машины имеют возможность не только тянуть, но и толкать друг друга. Количество машин в поезде зависит от их продольной прочности и прочности на продольное кручение. Ориентировочно грузовиков или джипов в поезде может быть до пяти, БТР или БМП - примерно 10-15, САУ - в зависимости от типа - 10-15, танков - около 100. Повышение проходимости машин будет рассмотрено на примере танков: танковый поезд из пяти машин способен преодолевать железнодорожные и автомобильные насыпи, мелкие овраги и речки, противотанковые рвы, двигаться напролом через лес с диаметром деревьев до тридцати сантиметров. Танковый поезд из двадцати танков способен преодолевать средние овраги, лес с диаметром деревьев до 40 сантиметров, небольшие реки, в частности - с полным погружением на протяжении до пятидесяти метров (находящиеся под водой танки выключают моторы, герметизируются и толкаются - буксируются другими танками, см. фиг.16). Танковый поезд из ста танков способен преодолевать спуски-подъемы крутизной 70 градусов высотой до 50 метров, спуски-подъемы крутизной 45 градусов высотой до ста метров (высота ограничена прочностью подвески и катков нижнего танка), практически любой лес, реки шириной до 500 метров и глубиной до 50 метров (см. ниже). Стволы танков при этом поднимаются максимально вверх или поворачиваются вбок, а при движении через лес поворачиваются назад-вверх.
Особо следует отметить преодоление заболоченных участков. Танковые поезда до пятидесяти машин способны преодолевать болота любой реальной глубины и длиной около половины длины танкового поезда, пользуясь или даже не пользуясь при этом системой подводного движения (вертикальной трубой). А вот танковые поезда длиной более пятидесяти машин с помощью дополнительного приспособления, напоминающего большой клиновидный бульдозерный нож (см. ниже), способны, разгребая ил до твердого грунта, двигаться неограниченно долго, особенно если применить гусеницы с увеличенными грунтозацепами.
Единственное, что может вызвать трудности в преодолении для танкового поезда, это резкий переход от горизонтальной поверхности к спуску или подъему, то есть обрыв или препятствие типа «ступенька». В этом случае следует провести саперные работы или сгладить уступ выстрелами из танковой пушки.
Саперные работы могут проводиться силами самого танкового поезда. Например, встретив скалу крутизной до 70 градусов, поезд может бульдозерным отвалом подгрести к ее подножию кучу земли высотой 4-5 метров и таким образом скруглить угол.
В режиме толкания при потере прямолинейности цепи возможна потеря ее прочностной устойчивости, то есть машины, толкая друг друга, встанут хаотичным зигзагом. При спуске или подъеме потеря устойчивости может произойти и в вертикальном направлении. Чтобы этого не произошло, соединение машин в поезд должно не допускать значительных неуправляемых отклонений от прямолинейности в поперечном направлении. Хотя небольшие, в пределах 1-2 градусов, поперечные отклонения возможны и даже желательны - это позволит поезду хотя бы немного поворачивать в процессе движения.
Устройство представляет собой два соосных поперечных разъединяемых шарнира, соединяющих заднюю часть машины с передней частью следующей машины. То есть эти два шарнира имеют одну горизонтальную ось.
Простейший вариант устройства представляет собой четыре ушка на задней оконечности машины и два ушка, расположенных на такой же высоте на передней оконечности машины (или наоборот), и два штыря, вставляющихся и фиксирующихся в этих ушках - см. фиг.1, 2. Фиксация может осуществляться, например, пружинящими фигурными шплинтами или одноразовыми шплинтами. Чтобы поезд имел возможность подруливать, ушки имеют несколько больший диаметр, чем штыри. И за счет этого зазора при соответствующих движениях колес или гусениц возможно изменение направления движения.
Ушки и стержни на крутом подъеме испытывают большие нагрузки, которые в танковом поезде могут достигать 200-300 тонн. Поэтому они должны иметь соответствующие прочность и размер. Например, ушки у танков могут достигать 20-25 см.
Во избежание нежелательных моментов по дифференту высота расположения ушков должна быть примерно равна таковой для центра тяжести.
Ушки спереди и сзади машины, в совокупности образующие шарнир, могут иметь не круглую форму, а быть овальными в направлении крест-накрест друг другу. Например, ушки сзади машины вытянуты в вертикальном направлении, а передние - в горизонтальном - см. фиг.3 - или наоборот. Такое соединение имеет квадратное поле взаимных отклонений ушков (предыдущее соединение имеет круглое поле).
Однако простейшее соединение имеет один недостаток - для соединения, а главное - для разъединения машин экипажу приходится их покидать, что в условиях обстрела неприемлемо. Для того чтобы разъединять машины, не покидая их, может быть применено приспособление в виде соединенных торцами через промежуточную жесткую тягу двух пневмо-, гидро- или пироцилиндров с подпружиненными в направлении выдвижения поршнями и со штоками, оканчивающимися штырями, причем штыри имеют возможность входить в упомянутые ушки. Для удобства установки этого приспособления на машины оно может иметь защелки, удерживающие поршни или штыри в убранном (задвинутом) состоянии, см. фиг.4. При необходимости разъединения цилиндры срабатывают, штоки убираются, и приспособления повисает на шлангах или просто падает на землю.
Для того чтобы можно было соединять и разъединять машины, не покидая их, устройство может быть выполнено в виде двух ушков на одной оконечности машины и двух поперечных пневмо- или гидроцилиндров со штоками, оканчивающимися штырями, на другой оконечности машины, причем штыри расположены на одной высоте с ушками и имеют возможность входить в ушки другой машины. Для саморазъединения машин в случае боевого повреждения пневмо-, гидромагистрали, поршни цилиндров могут быть подпружинены в направлении задвигания, см. фиг.5.
Для небольшого подруливания поезда достаточно люфтов в сочленениях и соответствующих движений колес или гусениц. Для полноценного использования этой возможности желательно иметь на одной оконечности машины два подруливающих гидроцилиндра, расположенных на одной высоте с осью сочленения машин и соединенных цилиндром и штоком с двумя соседними машинами или соединенных цилиндром с одной машиной и взаимодействующих штоком с другой машиной путем непосредственного контакта, см. фиг.5, нижний и верхний варианты.
Для получения большей маневренности без потери возможности сохранять прямолинейность поезда устройство должно иметь дополнительный шарнир с вертикальной осью, соединяющей машину и два поперечных шарнира, и должно иметь два подруливающих гидроцилиндра, соединенных своим цилиндром с одной частью вертикального шарнира, а штоком - с другой частью вертикального шарнира, см. фиг.6.
Если желательно разгрузить устройство от восприятия продольных крутильных усилий, то устройство должно дополнительно иметь шарнир с горизонтальной продольной осью, соединяющий машину и два поперечных шарнира. На фиг.7 показано устройство с вертикальным и продольным шарнирами.
Вместо двух поперечных шарниров можно применить только один поперечный шарнир с горизонтальной осью и два ограничителя вертикальных и продольных перемещений по краям оконечностей машины, см. фиг.9. Ограничители нужны для того, чтобы единственный поперечный шарнир не сломался при больших продольно-крутильных нагрузках, и для сохранения достаточной прямолинейности поезда.
Такой вариант устройства несколько упрощает процесс стыковки машин и при дистанционном управлении стыковкой позволяет обойтись одним ушком и одним гидроцилиндром вместо двух, см. фиг.10.
На крутом подъеме есть опасность потери не только поперечной, но и вертикальной прямолинейности, что может привести к опрокидыванию назад сначала одной машины, а затем и всей восходящей части поезда. Чтобы этого не произошло, следует управлять взаимным дифферентом машин относительно друг друга или хотя бы ограничивать его в некоторых режимах работы поезда в направлении «дифферент передней машины вверх».
Для управления взаимным дифферентом устройство дополнительно имеет гидроцилиндр, расположенный в продольной плоскости симметрии машины выше или ниже оси сочленения машин и соединенный или контактирующий штоком с другой машиной, см. фиг.11.
Однако в большинстве случаев достаточно двухступенчатого ограничения взаимного дифферента, для чего могут использоваться один постоянный и один поворотный ограничители, причем поворотный ограничитель в убранном положении может являться постоянным, см. фиг.12.
Можно использовать одни и те же два гидроцилиндра и для подруливания, и для управления взаимным дифферентом. Для этого два гидроцилиндра установлены слева и справа от продольной плоскости симметрии выше или ниже оси сочленения двух машин. Но такая конструкция потребует автоматической компьютерной системы управления ею.
Для преодоления водных преград с глубиной, большей, чем высота трубы для подводного хода, могут применяться различные способы, например: толкание-буксировка с заглушенными и загерметизированными моторами (при длине глубоководного участка около 40% от длины поезда), принудительная подача сжатого воздуха с катера, большой запас воздуха в баллоне, или же может осуществляться подача воздуха по воздуховоду, проложенному по самому поезду. В последнем случае подача воздуха в воздуховод может осуществляться с головы и с хвоста поезда, а возможно, и еще с одной или нескольких точек между ними. Причем подача воздуха может интенсифицироваться компрессорами, см. фиг.8. Компрессоры лучше применить центробежные, так как осевые при изменении воздухопотребления склонны к возникновению помпажа. Разумеется, каждая машина до определенной глубины может пользоваться индивидуальной системой подводного хода (с вертикальной трубой), которая затем герметично закрывается.
Каждая машина имеет проложенную вдоль борта трубу, оканчивающуюся одной-двумя резинометаллическими гофрированными патрубками, имеющими фланцы для взаимного соединения. По этому воздуховоду машина получает воздух сама и подает его дальше по цепочке. Первая и последняя машины для забора воздуха могут иметь вертикальную трубу увеличенной высоты, снабженную герметичным клапаном. Труба может быть раскреплена тросами. Лучшее расположение тросов - четыре троса под углом 45 градусов к продольной оси.
Для поддержания секций резинометаллических гофр, которые должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать большое наружное давление воды, труба может иметь с обоих концов наклонные мачты, причем одна из мачт должна быть двойная в виде латинской буквы «V», чтобы не соударяться с другой мачтой при изменении взаимного дифферента. К мачтам на стропах подвешиваются секции гофр. Стропы лучше выполнить упругими - в виде резиновых шнуров или проволочных спиральных пружин.
Для преодоления больших заиленных рек или болот любой протяженности танковый поезд может иметь дополнительное приспособление в виде клиновидного в плане бульдозерного отвала, имеющего ушки для крепления к передней машине и имеющего переднее направляющее колесо меньшей несущей способности и одно или несколько задних поддерживающих колес большей несущей способности.
Переднее колесо малой несущей способности делается такой ширины, чтобы оно проваливалось в ил до твердого грунта, устанавливая таким образом высоту движения ножа отвала. Заднее (задние) поддерживающее колесо большой ширины движется уже по расчищенному твердому грунту и не дает отвалу совершать резкие колебания вверх-вниз, см. фиг.13, 14, 15.
Если отвал высокий (болотный), то для наблюдения за движением и за местностью отвал может иметь прочный пилон, на котором установлены две телекамеры, передающие объемное изображение на небольшие мониторы, выполненные в виде стереоочков.
Для скрытной координации усилий все машины могут быть соединены телефонным кабелем. Более того, по кабелю все машины и, если они есть, все гидроцилиндры на них могут управляться одним компьютером.
На фиг.1, 2 показан простейший вариант устройства: на передней и задней оконечностях машины 1 имеются ушки 2. Ушки двух машин взаимно соединяются штырями 3, образуя в совокупности два соосных поперечных шарнира, и так до нужного числа машин.
На фиг.3 показаны ушки с овальными отверстиями.
На фиг.4 показано приспособление для соединения ушков в виде двух пироцилиндров 4, соединенных торцами с помощью трубы 5. В цилиндрах имеются поршни 6, со штырями 3, подпружиненные пружинами 7. В штоковой полости цилиндров имеются пирозаряды 8. На цилиндрах дополнительно могут быть защелки 9.
На фиг.5 показано устройство в виде двух ушек 2 и двух гидроцилиндров 10 с полыми поршнями 11 со штырями 3. Изнутри в поршень и в дно цилиндра ввернуты анкерные болты 12 (с колечками), на которые надеты пружины 13, работающие на растяжение.
Для облегчения подруливания за счет люфтов в сочленениях могут иметься подруливающие гидроцилиндры: соединяющий 18 (внизу) и толкающий 19 (вверху).
На фиг.6 показано устройство в виде сдвоенного гидроцилиндра 10 со штырями 3, закрепленного в вертикальном шарнире 14. Неподвижная часть шарнира выполнена в виде литого кронштейна 15, усиленного тягами 16 и ребрами 17. Сдвоенный гидроцилиндр может поворачиваться подруливающими гидроцилиндрами 18.
На фиг.7 показано устройство в виде сдвоенного гидроцилиндра 10 со штырями 3, закрепленного в вертикальном шарнире 14, который дополнительно закреплен в продольном горизонтальном шарнире 35.
На фиг.8 показано приспособление для глубоководного движения, где 20 - труба, 21 - 1 резиновый гофрированный патрубок, 22 - компрессор, 23 - вертикальная труба, 24 - управляемая герметичная крышка, 25 - мачты, 26 - стропы.
На фиг.9, 10 показаны два варианта с одним соединяющим шарниром по центру, двумя ограничителями 27, штыревым гидроцилиндром 10 и толкающими подруливающими гидроцилиндрами 19.
На фиг.11, 12 показаны приспособления для управления взаимным дифферентом с помощью гидроцилиндра 28 и для ограничения дифферента поворотным ограничителем 29 в размере +3 градуса в показанном положении и +45 градусов в опущенном положении.
На фиг.13, 14, 15 показано приспособление для преодоления ила и болот, состоящее из бульдозерного клиновидного отвала 30, снабженного впереди направляющим колесом 31 и сзади тремя поддерживающими колесами 32. Изнутри отвал подкреплен поперечной трубой 33. На отвале имеется пилон 34 с телекамерами.