ШАССИ БЫСТРОХОДНОЙ ВОЕННО-ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области быстроходных военно-гусеничных машин в ходовых частях которых используются обрезиненные опорные катки и обрезиненные гусеницы с резинометаллическим шарниром. Шасси может быть использовано для танков типа Т-80У или инженерных военно-гусеничных машин (ВГМ), разработанных на его базе.
Как известно, в процессе движения быстроходной гусеничной машины, в резиновых элементах деталей ходовой части вследствие гистерезисных потерь в резине накапливается большое количество тепла, приводящее к старению резины и выходу, по причине этого, узлов и деталей из строя. Особенно интенсивно накопление тепла происходит в условиях жаркого климата на тяжелых быстроходных ВГМ, к числу которых относятся танки. В этих условиях наряду с высокими нагрузками, пульсирующей формой их приложения и высокой скоростью движения, предопределяющей высокую частоту воздействия нагрузок на элементы ходовой части, что в прямой зависимости способствует интенсивному теплообразованию, понижен теплоотвод в окружающую среду в условиях, когда движение происходит по нагретым грунтам или дорожным покрытиям вследствие воздействия высокой солнечной радиации. В таких случаях, на высоких скоростях движения ВГМ, в особенности при использовании гусениц с асфальтоходными траками, в подошвенной части которых установлены резиновые подушки, возможно их тепловое разрушение.
Фактор обеспечения защищенности ВГМ также способствует понижению теплоотвода от элементов ходовой части. Это связано с тем, что необходимость защиты, главным образом от кумулятивных средств поражения, как броневого корпуса, так и отдельных элементов ходовой части, потребовала установки в зоне ходовой части ВГМ практически по всему ее периметру специальных прорезиненных, металлических, резинометаллических экранов или экранов с динамической защитой. Эти мероприятия, в целом необходимые для выживаемости ВГМ на поле боя, существенно ухудшили теплоотвод от нагревающихся элементов ходовой части в окружающую среду.
Известны шасси современных зарубежных танков: американского -«Абраме», см. например, кн. «Современные танки», ред. Сафонов Б.С. и Мураховский В.И., М., «Арсенал-Пресс», стр. 136-144 или французского «Леклерк», там же, стр. 154-160, или германского «Леопард-2», там же, стр. 167-170. Каждый из этих танков имеет ходовую часть, с обрезиненными опорными катками, гусеницу с резинометаллическим шарниром, снижающим потери мощности в шарнире. Все танки оборудованы гусеницами с траками, в подошвенной части которых имеется резиновая асфальтоходная подушка, способствующая сохранению дорожного покрытия. Для уменьшения напряжений в резине опорного катка беговая дорожка траков так же снабжена резиновыми подушками, выступающими над металлической частью трака - у «Абрамса» и «Леклерка», или находящимися на уровне металлической части у «Леопарда-2». Все танки имеют массу более 60 тонн, быстроходны, вследствие этого резиновые элементы их ходовых частей испытывают довольно высокое тепловое нагружение.
Известно шасси современного отечественного танка Т-80У, см упомянутую кн. «Современные танки», стр. 127-134), принятое за прототип. Как видно из фотографий и чертежей танка, ходовая часть его шасси в верхней части так же закрыта противокумулятивными экранами. В продолжение надгусеничных полок установлены передние грязевые щитки по форме подкрылков. Грязевые щитки участвуют в противокумулятивной защите шасси и кроме того выполняют функцию - снижения запыленности в зоне механика-водителя, отбивая на грунт твердые его фракции или грязь, которая сбрасывается с гусеницы при смене направления движения гусеницы в момент перехода ее из верхней ветви гусеничного обвода в переднюю наклонную ветвь. В зоне носа танка между гусеницами по всей ширине корпуса установлены лобовые верхний, и нижний щитки. (Нижний щиток хорошо виден на рисунках на стр. 127, верхний щиток - на верхнем рисунке стр. 133 и на верхнем рисунке стр. 127, хотя менее четко.) Эти щитки выполнены из прорезиненной ленты и установлены с зазором между собой на кронштейнах в носовой части танка Они также участвуют в противокумулятивной защите шасси. Другая их функция исключить попадание грязи или волны воды (при движении вброд через водные препятствия или по лужам на танковых трассах) на корпус танка, предохраняя от загрязнения приборы и исключения заливания воды в люк механика в походном положении. При этом попадая на нижний щиток волна воды выплескивается вверх и, отражаясь от верхнего щитка, сливается через
упомянутый зазор между щитками. Однако, выполнение верхнего и нижнего щитков из прорезиненной ткани, целесообразное с позиций снижения веса шасси, приводит к их деформации (изгибов в различных направлениях) с уменьшением зазора между ними, в ряде случаев до нулевого уровня, что оказывается неблагоприятным для шасси по следующей причине. При движении танка грязевые надгусеничные щитки, и лобовые щитки препятствуют движению (набеганию) воздуха, обдувающего и охлаждающего элементы ходовой части, повышая тепловую напряженность резины опорных катков и гусениц. В то же время при движении танка зазор между щитками создает направленный поток воздуха (как результат разряжения, возникающего за кормой данной ВГМ) под днище танка и на элементы ходовой части, способствуя их охлаждению, поэтому уменьшение этого зазора вследствие деформации щитков нецелесообразно. Более того является целесообразным увеличение зазора с образованием более развитого проема между щитками.
Как известно, отечественный танк Т-80У изначально оборудовался гусеницей с РМШ и металлическими грунтозацепами (см. кн. «Объект 219Р. Техническое описание и инструкция по эксплуатации», кн. 2, М., Военное издательство, 1986г., стр. 480-482 и 494) и не имел асфальтоходности, т.е. способности двигаться по улучшенному дорожному покрытию, не разрушая его.
В настоящее время для танка разработаны асфальтоходные гусеницы, см. патент России на изобретение №2181330 «Трак гусеницы транспортного средства и способ его сборки» или патенты на полезные модели №5971, №33925, №35620 - все «Трак гусеничной цепи». Такие гусеницы в последнее время устанавливаются в шасси танка Т-80У, в том числе по требованию инозаказчиков. Появление дополнительной резины в подошвенной части гусеницы у шасси -прототипа резко повысило ее тепловую нагруженность и вызвало проблемы по работоспособности, которые частично были решены отработкой конструкции обрезиненного трака гусеницы с использованием доработки рецептуры резины и распределением резины в траке по формуле полезной модели №35620. Однако вопросы тепловой нагруженности резины опорного катка и резиновых элементов гусеницы полностью не были сняты.
Другой проблемой, возникшей в связи с установкой асфальтоходной гусеницы (АХГ), масса которой стала существенно выше из-за появления асфальтоходной подошвенной части, стала стабилизация усилившихся колебаний
гусеницы в гусеничном обводе. Если неасфальтоходная гусеница стабилизировалась усилием натяжения, прижимающим ее к поддерживающим каткам, см. упомянутую кн. «Объект 219Р», стр. 484-488 и стр. 490-492, то такого усилия для стабилизации АХГ оказалось недостаточно и гусеница стала соударяться с продольным ребрам жесткости надгусеничных полок, выполненных из приваренных металлических уголков. При этом в зоне взаимодействия полок уголка с резиной АХГ в связи с высокой концентрацией напряжений, в резине начали появляться поверхностные надрезы, дополнительно снижающие ресурс подошвенной части (АХГ). В то же время, перенос ребер жесткости в другие места надгусеничной полки невозможен из-за разунификации, поскольку необходимо, наряду с установкой АХГ, сохранить возможность установки и неасфальтоходных гусениц, а увеличение усилий натяжения вызовет перегрузку металлических узлов ходовой части шасси.
Кроме того существует и общая для всех ВГМ проблема при применении АХГ в шасси ВГМ. Она связана с некоторым уменьшением сцепных качеств резины АХГ в частности с асфальтовым дорожным покрытием - при высоких температурах окружающего воздуха. Причиной данного явления является применение в качественных резинах, используемых для изготовления АХГ, стеарина (стеариновой кислоты), являющегося активатором ускорителей резиновых смесей (см. кн. «Справочник резинщика», М., «Химия», 1971г., стр. 313 и 452) и минеральных масел ПН-6к, ПН-6ш и др., я&ляющихся средствами повышения выносливости (там же, стр. 443 и 446). Характерной чертой этих ингредиентов является что они находятся в резине не в полностью связанном состоянии и при повышенных температурах в некоторой степени склонны к поверхностной миграции, уменьшая величину коэффициента сцепления. Это может привести к тому, что ВГМ, по подвижности не будет отвечать тактико-техническим характеристикам (ТТХ), в частности при движении на уклонах, где требуется преодолевать углы подъема величиной в 30 град. Поскольку тяговая мощность, реализуемая по сцепным качествам, пропорциональна нагрузке в зоне контакта и коэффициенту сцепления (см., например кн. Н.А.Забавников «Основы теории транспортных гусеничных машин», М., Машиностроение, 1968 г., стр 14, 22-23), гусеницы будут проскальзывать. В этой связи целесообразно повысить сцепление гусениц с грунтом в условиях высоких температур эксплуатации путем оптимизации параметров шасси.
Таким образом недостатки известного шасси заключаются в высокой тепловой нагруженности резиновых элементов ходовой части, присутствии в шасси концентраторов напряжений, снижающих работоспособность подошвенной части АХГ, и пониженных возможностях по подвижности, в том числе при преодолении препятствий, заданных ТТХ.
Задачей настоящей полезной модели является создание шасси для быстроходной ВГМ, с обеспечением повышенной, подвижности и работоспособности резиновых элементов ходовой части при его работе в жарких климатических условиях.
Технический результат, достигаемый полезной моделью заключается:
- в улучшении условий охлаждения элементов ходовой части набегающим потоком окружающего воздуха при движении ВГМ;
- в снижении контактных напряжений в резине подошвенной части АХГ при взаимодействии с продольными ребрами надгусеничных полок;
- в обеспечении подвижности в высокотемпературных условиях эксплуатации.
В первом варианте исполнения шасси поставленная задача решается тем, что в шасси быстроходной военно-гусеничной машины, например танка Т-80У, содержащем корпус с лобовыми верхним и нижним щитками, надгусеничными полками с продольными ребрами жесткости и закрепленными на полках передними грязевыми щитками и бортовыми экранами, ходовую часть с опорными обрезиненными катками и обрезиненными траками, сочлененными резинометаллическими шарнирами (РМШ) в гусеничную цепь, в передних грязевых щитках на уровне верхней ветви каждой гусеницы выполнено воздухозаборное окно, снабженное защитным козырьком или жалюзи, выполненным с обеспечением направленного охлаждающего обдува обрезиненных траков и РМШ верхней ветви гусеницы набегающим воздушным потоком, а верхний лобовой щиток установлен на кронштейнах нижнего носового листа корпуса и снабжен держателями, выполненными с обеспечением стабильности эжекционного проема между верхним и нижним щитками, при этом на продольных ребрах надгусеничных полок установлены ограничители свободных колебаний гусеницы, выполненные в виде пластин, снабженных подпором и расположенных параллельно верхней ветви гусеницы.
При этом торцевые поверхности пластин со стороны гусеницы притуплены радиусами или фасками.
2
Во втором варианте исполнения поставленная задача решается тем, что в шасси быстроходной военно-гусеничной машины, например танка Т-80У, содержащем корпус с лобовыми верхним и нижним щитками, надгусеничными полками с продольными ребрами жесткости и закрепленными на полках передними грязевыми щитками и бортовыми экранами, ходовую часть с опорными обрезиненными катками и обрезиненными, снабженными асфальтоходными подушками траками, сочлененными резинометаллическими шарнирами (РМШ) в гусеничную цепь, среднее удельное давление полностью загруженного шасси на дорожное покрытие выполнено величиной не менее 12,5 кг/см, в передних грязевых щитках на уровне верхней ветви каждой гусеницы выполнено воздухозаборное окно, снабженное защитным козырьком или жалюзи, выполненным с обеспечением направленного охлаждающего обдува обрезиненных траков и РМШ верхней ветви гусеницы набегающим воздушным потоком, а верхний лобовой щиток установлен на кронштейнах нижнего носового листа корпуса и снабжен держателями, выполненными с обеспечением стабильности эжекционного проема между верхним и нижним щитками, притом на продольных ребрах надгусеничных полок установлены ограничители свободных колебаний гусеницы, выполненные в виде пластин, снабженных подпором и расположенных параллельно верхней ветви гусеницы.
При этом торцевые поверхности пластин со стороны гусеницы притуплены радиусами или фасками.
2
В третьем варианте исполнения поставленная задача решается тем, что в шасси быстроходной военно-гусеничной машины, например танка Т-80У, содержащем корпус с лобовыми верхним и нижним щитками, надгусеничными полками с продольными ребрами жесткости и закрепленными на полках передними грязевыми щитками и бортовыми экранами, ходовую часть с опорными обрезиненными катками и обрезиненными, снабженными асфальтоходными подушками траками, сочлененными резинометаллическими шарнирами (РМШ) в гусеничную цепь, среднее удельное давление полностью загруженного шасси на дорожное покрытие выполнено величиной не менее 12,5 кг/см, верхний лобовой щиток установлен на кронштейнах нижнего носового листа корпуса и снабжен держателями, выполненными с обеспечением стабильности эжекционного проема
между верхним и нижним щитками, притом на продольных ребрах надгусеничных полок установлены ограничители свободных колебаний гусеницы, выполненные в виде пластин, снабженных подпором и расположенных параллельно верхней ветви гусеницы.
При этом торцевые поверхности пластин со стороны гусеницы притуплены радиусами или фасками.
Анализ отличительных признаков шасси быстроходной ВГМ по первому варианту исполнения показал, что:
- выполнение в передних грязевых щитках на уровне верхней ветви каждой гусеницы воздухозаборного окна позволяет при движении ВГМ организовать охлаждение элементов ходовой части, главным образом траков гусеницы, набегающим потоком окружающего воздуха;
- снабжение воздухозаборного окна защитным козырьком или жалюзи, позволяет сохранить на имеющемся уровне защиту шасси от поражения кумулятивными боеприпасами и кроме того - снизить запыленность в зоне механика-водителя, отбивая защитным козырьком или жалюзи в сторону грунта твердые фракции грунта или грязь при смене направления движения гусеницы в момент перехода ее из верхней ветви гусеничного обвода в переднюю наклонную ветвь;
- установка верхнего лобового щитка на кронштейнах нижнего носового листа корпуса с помощью держателей, позволяет удерживать между щитками (из прорезиненной ленты) неизменный размер проема, который при движении танка пропускает набегающий на носовую часть поток воздуха, направляя его под днище шасси и на элементы его ходовой части;
- установка на продольных ребрах надгусеничных полок ограничителей свободных колебаний гусеницы, выполненных в виде пластин, снабженных подпором и расположенных параллельно верхней ветви гусеницы позволяет снизить контактные напряжения в подошвенной части гусеницы при взаимодействии подошвенной части резиновой подушки с ребрами надгусеничных полок. Этой же цели служит притупление поверхности пластин со стороны гусеницы радиусами или фасками.
Каждый из общих отличительных признаков шасси быстроходной ВГМ по второму варианту исполнения направлен на достижение того же результата, что в рассмотренном первом варианте. Дополнительный результат от нового признака,
2
отсутствующего в первом варианте исполнения, а именно, от выполнения среднего удельного давления на дорожное покрытие величиной не менее 12,5 кг/см у полностью загруженного шасси (что аналогично среднему удельному давлению ВГМ на дорожное покрытие), способствует повышению сцепления асфальтоходной гусеницы с дорожным покрытием, в том числе в условиях высоких температур окружающего воздуха
Каждый из общих отличительных признаков шасси быстроходной ВГМ по третьему варианту исполнения направлен на достижение того же результата, что в рассмотренных первом и втором варианте.
2
Следует отметить, что требование единства полезной модели заявителем выполнено, так как в предлагаемой полезной модели все варианты шасси имеют одинаковое назначение, отличительные признаки комплексно влияют на параметры работоспособности и подвижности, направлены при решении задачи полезной модели на достижение единого технического результата, и отличаются только сочетанием (совокупностью) отличительных признаков, достаточных для выполнения ТТХ, предъявляемых к конкретному шасси быстроходной ВГМ. Так, для ВГМ, эксплуатирующихся в умеренном климате, выполнение среднего удельного давления на дорожное покрытие в размере 12,5 кг/см, хотя и целесообразно, но не обязательно из-за умеренного нагрева дорожного покрытия.
Полезная модель поясняется чертежами, где показано:
- на фиг.1 - общий вид шасси ВГМ;
- на фиг.2 - вид сверху на носовую часть шасси, вид А на фиг.1;
- на фиг.3 - вид сбоку на ходовую часть шасси, разрез по Б-Б на фиг.2;
- на фиг.4 - разрез по носу шасси (разрез по В-В) на фиг.2;
- на фиг.5 - разрез по надгусеничной полке шасси (разрез по Г-Г) на фиг.2;
Шасси быстроходной военно-гусеничной машины (ВГМ), см. фиг.1-3 содержит корпус 1, ходовую часть 2 с опорными обрезиненными катками 3, гусеницами 4, состоящими из обрезиненных траков 5, сочлененных рези неметаллически ми шарнирами (РМШ) 6 в единую гусеничную цепь с опорной ветвью 7, верхней ветвью 8 и наклонными передней 9 и задней 10 ветвями гусеничного обвода. На кронштейнах 11, установленных на нижнем лобовом листе 12 корпуса 1, закреплены, см. также фиг.4, лобовые щитки: верхний щиток 13 и нижний щиток 14, выполненные из прорезиненной ленты. При этом верхний щиток
13, снабжен держателями 15, обеспечивающими сохранность формы щитка и его местоположения относительно нижнего щитка 14. Сохранность формы нижнего лобового щитка 14 обеспечивается его весом. Щитки установлены друг относительно друга с образованием эжекционного проема «а» между ними, величина «б» которого, подбирается для каждого класса ВГМ индивидуально в зависимости от скоростей движения. На корпусе 1 приварены надгусеничные полки 16 с продольными ребрами жесткости 17, см. также фиг.5. В зоне носа корпуса над направляющим колесом 18 ходовой части шасси с задним расположением ведущего колеса (или над ведущим колесом шасси с передним расположением ведущего колеса, что на фиг.не показано) на надгусеничных полках 16 шарнирно закреплены передние грязевые щитки 19. По бокам шасси на надгусеничных полках 16 шарнирно закреплены бортовые экраны 20. В каждом переднем грязевом щитке 19 на уровне верхней ветви 8 каждой гусеницы выполнено воздухозаборное окно 21, снабженное защитным козырьком 22, вместо которого может быть установлено жалюзи (на фиг.не показано). Воздухозаборное окно 21 выполняется практически на всю ширину гусеницы 4 и при движении танка обеспечивает направленное движение воздуха на траки и РМШ верхней ветви 8 при движении танка, обеспечивая постоянное охлаждение резиновых элементов гусеницы набегающим воздушным потоком.
Следует отметить, что, например в танковом шасси температура на внешней поверхности резины асфальтоходных башмаков 23 достигает величины, близкой к 90-95°С а на глубине от поверхности, примерно равной 30% от толщины резины асфальтоходного башмака, превышает 110°С в условиях температуры окружающего воздуха в пределах 30°С. Температуры в резине РМШ не намного ниже. В этой связи с поверхности асфальтоходных башмаков и с металлических проушин, окружающих резину РМШ ведется постоянный повышенный съем тепла и диссепация его в окружающее пространство.
Козырек 22 установлен таким образом, что его нижняя кромка «в» находится на уровне или незначительно перекрывает нижнюю кромку «г» окна 21, сохраняя уровень защиты корпуса ВГМ от кумулятивных снарядов.
На продольных ребрах 17 надгусеничных полок установлены ограничители свободных колебаний верхней ветви 8 гусеницы 4, выполненные в виде пластин 24, снабженных подпором 25 и расположенных параллельно верхней ветви 8
гусеницы. Подпор 25 образован платиками 26, приваренными к пластинам 24 и продольным ребрам 17, образуя жесткую конструкцию. Торцевые поверхности пластин со стороны гусеницы притуплены радиусами R и/или фасками «д» исключающими при взаимодействии с внешней поверхности резины асфальтоходных башмаков 23 ее поверхностные надрезы. Радиусы притупления R могут быть выполнены при штамповке пластин 24.
2
В предлагаемом по второму варианту исполнения шасси среднее удельное давление полностью загруженного шасси на дорожное покрытие выполнено величиной не менее 12,5 кг/см. Величина среднего удельного давления рассчитывается по общеизвестным зависимостям и, например, для танка рассчитывается по зависимости:
где, q - среднее удельное давление на дорожное покрытие;
М - масса полностью загруженного танка;
∑S - суммарная площадь опорной поверхности асфальтоходных башмаков.
Следует отметить, что существенное повышение среднего удельного давления (q) за указанные пределы может привести к резкому повышению износа опорной поверхности асфальтоходных башмаков, а решение по выбору его величины определяется компромиссным путем либо -в пользу реализации повышенных сцепных свойств (в пользу ТТХ), либо в пользу эксплуатационного ресурса гусеницы.
Работа При движении ВГМ за его кормой создается разряжение, создающее направленный потока воздуха через эжекционный проем между верхним и нижним лобовыми щитками под днище танка и на резиновые элементы опорных катков и гусеницы ходовой части, способствуя их охлаждению. Одновременно на верхнюю ветвь гусеницы, через воздухозаборное окно поступает набегающий поток охлаждающего воздуха, обдувая и охлаждая элементы гусеницы. Оба потока снимают тепло, рассеивая его в окружающий воздух, обеспечивая повышенную работоспособность резиновых элементов ходовой части при его работе в жарких климатических условиях. При этом реализация среднего удельного давления в заданных пределах способствует преодолению ВГМ, препятствий заданных ТТХ, в
том числе при работе в жарких климатических условиях, обеспечивая заданный уровень подвижности. В то же, время защитные козырьки выполняют задачу отбивания твердых фракций грунта (грязи), исключая их попадание в зону механика- водителя ВГМ при движении по пересеченной местности.
Тем самым, благодаря предлагаемым улучшениям, решается поставленная полезной моделью задача.