Вездеходное транспортное средство
ALL-TERRAIN VEHICLE

Предлагаемое изобретение может быть применено в конструкциях амфибийных транспортных средств, способных передвигаться как по суше, так и по воде преимущественно на шинах низкого или сверхнизкого давления.
Известно вездеходное транспортное средство, содержащее двигатель, четыре ведущих пневмоколеса, привод которых от двигателя осуществлен раздельно для каждого борта через полуоси. Пневмоколеса выполнены с возможностью изменения количества воздуха в них и на эластичных шинах, имеющих водоизмещение, при котором обеспечено расположение статической ватерлинии ниже осей их вращения. (cнегоболотоход ШЕРП N, https://sherp.ru/sherp_n)
Недостатком данной конструкции является низкая тягово-сцепная способность пневмоколес при движении по воде, так как пневмоколеса, выполняя водоизмещающую функцию, имеют глубину погружения, при которой вода захватывается в вертикальном направлении достаточно сильно.  Недостатком также является значительное сопротивление движению, вызванное скольжением днища при провале пневмоколес в почву или глубокий снег.
Известно вездеходное транспортное средство, содержащее двигатель,  расположенные сзади пневмоколеса, привод которых от двигателя осуществлен раздельно для каждого борта расположенными относительно продольной оси между пневмоколесами правого и левого борта и имеющими внешние зацепы двумя гусеничными цепями или гусеничнными лентами с помощью их приводных колес и их концевых обводных колес, последние из которых являются кинематически связанными с пневмоколесами, несоосными с пневмоколесами путем использования карданных валов и с помощью рычажной системы имеют возможность вертикальных перемещений, при которых внешние зацепы нижней ветви гусеничных цепей или гусеничных лент могут быть расположены выше или ниже нижней кромки пневмоколес. (пат. РФ на изобретение № 2347708, МПК B62D 55/04, опубл. 27.02.2009, Бюл. № 6)
Недостатком данной конструкции является сложность конструкции, которая обеспечивает вертикальные перемещения гусеничных лент или цепей относительно пневмоколес, что приводит к увеличению веса, а значит к увеличению сопротивления движению. Недостатком являются низкие тягово-сцепные характеристики из-за того, что длина рабочих ветвей гусеничных лент или цепей небольшая, так как ими осуществлен привод только задних пневмоколес для возможности поворота передних колес. Недостатком также является неприспособленность обеспечивать движение по воде из-за отсутствия водоизмещающих элементов конструкции.
Известно транспортное средство с повышенной проходимостью,  содержащее двигатель, два ведущих задних пневмоколеса, привод которых от двигателя осуществлен раздельно для каждого борта расположенными относительно продольной оси между пневмоколесами правого и левого борта и имеющими внешние зацепы двумя гусеничными цепями или гусеничнными лентами с помощью их приводных колес и их концевых обводных колес. Концевые обводные колеса гусеничных цепей или лент являются кинематически связанными с пневмоколесами, соосными с пневмоколесами и имеют диаметр, при котором внешние зацепы нижней ветви гусеничных цепей или гусеничных лент   расположены выше нижней кромки пневмоколес при их накачанном состоянии. (пат. РФ на полезную модель № 122630, МПК B62D 1/00, опубл. 10.12.2012, Бюл. № 34)
Недостатком данной конструкции являются низкие тягово-сцепные характеристики из-за того, что гусеничные ленты или цепи способны осуществлять реализацию тяги и изменять ее значение только при провале колес в почву, что также приводит к непрогнозируемому перераспределению опорных нагрузок на пневмоколеса и цепи, а значит к снижению устойчивости транспортного средства. Кроме этого, длина рабочих ветвей гусеничных лент или цепей небольшая, так как ими осуществлен привод только задних пневмоколес для возможности поворота передних колес. Недостатком также является неприспособленность обеспечивать движение по воде из-за отсутствия водоизмещающих элементов конструкции.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение тягово-сцепных способностей и устойчивости вездеходного транспортного средства при передвижении как по суше, так и по воде с возможностью обеспечения регулирования доли участия пневмоколес и гусеничных лент или цепей в создании силы тяги и повышении устойчивости транспортного средства.
Для достижения указанного технического результата в вездеходном транспортном средстве, содержащем содержащее двигатель, неповоротные пневмоколеса, привод которых от двигателя осуществлен раздельно для каждого борта расположенными относительно продольной оси между пневмоколесами правого и левого борта и имеющими внешние зацепы двумя гусеничными цепями или гусеничнными лентами с помощью их приводных колес и их концевых обводных колес, последние из которых являются кинематически связанными с пневмоколесами, соосными с пневмоколесами и имеют диаметр, при котором внешние зацепы нижней ветви гусеничных цепей или гусеничных лент могут быть расположены выше нижней кромки пневмоколес при увеличении количества воздуха в их шинах, применены следующие новые признаки.
Привод пневмоколес выполнен бортоповоротным с помощью концевых обводных колес гусеничных цепей или лент, каждая из которых является общей для привода пневмоколес правого и левого борта, а приводные колеса гусеничных цепей или лент имеют взаимодействие с ними на верхней их ветви. Пневмоколеса выполнены с возможностью изменения количества воздуха в них и на эластичных шинах, имеющих водоизмещение, при котором обеспечено расположение статической ватерлинии ниже осей их вращения, но выше внешних зацепов нижней ветви гусеничных цепей или лент. Диаметр концевых обводных колес гусеничных цепей или лент такой, что при уменьшении количества воздуха в шинах пневмоколес нижняя кромка пневмоколес может оказываться на уровне или выше уровня расположения внешних зацепов их нижней ветви.
В частном случае, применено всего четыре пневмоколеса.
В частном случае, диаметры пневмоколес и концевых обводных колес гусеничных цепей или лент выбраны такими, что образовано пространство между рабочей и холостой их ветвями для расположения оборудования, необходимого для нужд транспортного средства, и/или полезного груза. При этом, в частном случае, приводные колеса гусеничных цепей или лент имеют взаимодействие с ними с внутренней стороны их холостой ветви, а в пространстве между рабочей и холостой их ветвями имеют расположение трансмиссия привода их приводных колес и/или двигатель.
В частном случае имеется возможность изменения количества воздуха в пневмоколесах путем обеспечения объединения полостей шин раздельно передних и задних пневмоколес каждого борта в отдельности.
На фиг. 1 изображен вид сбоку вездеходного транспортного средства; на фиг. 2 и 3 – вид сзади при разном количестве воздуха в шинах пневмоколес; на фиг. 4 – преодоление подъема на ледовое препятствие; на фиг. 5 – кинематическая схема привода пневмоколес; на фиг. 6 – схема пневмосети подкачки пневмоколес.
Вездеходное транспортное средство содержит двигатель 1, например двигатель внутреннего сгорания, неповоротные пневмоколеса 2. Привод пневмоколес 2 от двигателя 1 осуществлен раздельно для каждого борта расположенными относительно продольной оси между пневмоколесами 2 правого и левого борта и имеющими внешние зацепы двумя гусеничными цепями или лентами 3 и 4 с помощью их приводных колес 5 и их концевых обводных колес 6. Приводные колеса 5 гусеничных цепей или лент 3 и 4 имеют взаимодействие с ними на верхней их ветви.
Концевые обводные колеса 6 являются кинематически связанными с пневмоколесами 2, соосными с пневмоколесами 2, так как посажены на общие валы, например непосредственно.
В частном случае применено всего четыре пневмоколеса 2, однако могут быть применены дополнительно другие, например неповоротные колеса, или дополнительно использована сцепка с другим тяговым агрегатом, например в виде шарнирно-сочлененной рамы. Привод пневмоколес 2 выполнен бортоповоротным, то есть осуществлен привод четырех неповоротных пневмоколес 2 независимо для каждого борта. Осуществлено это с помощью концевых обводных колес 6 гусеничных цепей или лент 3 и 4, каждая из которых является общей для привода пневмоколес 2 правого и левого борта.
Концевые обводные колеса 6 имеют диаметр, при котором внешние зацепы нижней ветви гусеничных цепей или лент 3 и 4 могут быть расположены выше нижней кромки пневмоколес 2 при увеличении количества воздуха в них. Для этого пневмоколеса 2 выполнены с возможностью изменения количества воздуха в них и на эластичных шинах, что может быть достигнуто широко известным способом подкачки шин автомобилей, например как показано на фиг. 6, с помощью компрессора 7, трубопроводов 8 и кранов 9, 10, 11 и блока сальников подвода воздуха в шины (на чертеже не показаны). В частном случае, возможность изменения количества воздуха в пневмоколесах 2 реализована путем обеспечения объединения полостей шин раздельно передних и задних пневмоколес, например с помощью кранов 9 и 10 (фиг. 6).
Шины пневмоколес 2 имеют водоизмещение (при некотором количестве воздуха в них), при котором обеспечено расположение статической ватерлинии ниже осей их вращения, но выше внешних зацепов нижней ветви гусеничных цепей или лент 3 и 4.
Диаметр концевых обводных колес 6 гусеничных цепей или лент  3 и 4 такой, что при уменьшении количества воздуха в шинах пневмоколес 2 нижняя кромка пневмоколес 2 может оказываться на уровне или выше уровня расположения внешних зацепов их нижней ветви.
В частном случае, диаметры пневмоколес 2 и концевых обводных колес 6 гусеничных цепей или лент 3 и 4 выбраны такими, что образовано пространство между рабочей и холостой их ветвями для расположения оборудования (фиг. 1), необходимого для нужд транспортного средства, в частном случае трансмиссии 12 привода и/или двигателя 1, а также и/или полезного груза. Трансмиссия 12 привода может быть выполнена, например гидравлической с гидромоторами 13, которые изображены на фиг. 5. При этом, в частном случае, приводные колеса 5 гусеничных цепей или лент 3 и 4 имеют взаимодействие с ними с внутренней стороны их холостой ветви, а в пространстве между рабочей и холостой их ветвями имеют расположение трансмиссия 12 привода их приводных колес 5 и/или двигатель 1.
Работает вездеходное транспортное средство следующим образом.
Для передвижения от двигателя 1 с помощью трансмиссии 12, которая приводит во вращение приводные колеса 5 гидромоторами 8, приводятся в движение гусеничные цепи или ленты 3 и 4, от которых производится вращение концевых обводных колес 6 и, соответственно, передних и задних пневмоколес 2. Из-за того, что приводные колеса 5 гусеничных цепей или лент 3 и 4 имеют взаимодействие с ними на верхней их ветви, а не на нижней, форма нижней ветви может быть выполнена прямолинейной или иметь другую форму, необходимую для лучшего сцепления с почвой, независимо от ее изгибов для передачи тяговой силы. Компрессором 7, управляя кранами 9, 10 и 11, производят увеличение количества воздуха в шинах пневмоколес 2 при котором зацепы гусеничных цепей или лент 3 и 4 находятся на нужной высоте относительно почвы, в зависимости от ее неровностей, и происходит при необходимости касание зацепов гусеничных цепей или лент 3 и 4 почвы (фиг. 3) для увеличения тяги, либо наоборот когда зацепы гусеничных цепей или лент 3 и 4 не касаются почвы (фиг. 2), когда увеличение тяги не нужно и требуется уменьшить сопротивление движению. В последнем случае, когда происходит внезапное погружение пневмоколес 2 в почву из-за ее слабой несущей способности или между пневмоколес 2 появляется препятствие, то зацепы гусеничных цепей или лент 3 и 4 начинают касаться почвы или препятствия и создают дополнительную силу тяги. При этом длина рабочих ветвей гусеничных лент или цепей 3 и 4 больше, так как ими осуществлен привод одновременно двух пневмоколес 2 каждого борта, как задних, так и передних пневмоколес 2, что увеличивает тягово-сцепную способность транспортного средства. А наличие концевых обводных колес 6 гусеничных цепей или лент 3 и 4 на передней и задней оси пневмоколес 2 обеспечивает хорошие тягово-сцепные характеристики при преодолении препятствий как при движении передом, так и задом.
Выполнение пневмоколес 2 неповоротными не только исключает использование карданных валов, но улучшает тягово-сцепные характеристики, так как в этом случае можно использовать большую ширину гусеничных цепей или лент 3 и 4, так как не требуется зазора между ними и пневмоколесами 2, связанного с их поворотом. Применение всего четырех пневмоколес 2 яваляется рациональным для обеспечения лучших тягово-сцепных характеристик, так как, когда с каждого борта расположено по два пневмоколеса 2, бортоповоротное транспортное средство испытывает меньшее боковое скольжение пневмоколес 2 и сопротивление повороту. Для поворота производят вращение гидромоторов 13 с разной частотой и/или направлением, что приводит к разным частоте и/или направлению вращения пневмоколес 2. При этом следует увеличить количество воздуха в шинах пневмоколес 2 так, чтобы зацепы гусеничных цепей или лент 3 и 4 не касались почвы, тогда поворот происходит более эффективно, с меньшим сопротивлением.
При движении по воде за счет создания в зависимости от загрузки транспортного средства необходимого водоизмещения изменением количества воздуха в шина пневмоколес 2 обеспечивается погружение зацепов гусеничных цепей или лент 3 и 4 в воду и поэтому зацепами создаются гребные движения, направленные рационально – параллельно направлению движения транспортного средства.
Устойчивость движения достигается благодаря тому, что, в зависимости от количества воздуха в шинах пневмоколес 2, может быть обеспечен контакт с почвой как пневмоколес 2, так и гусеничных цепей или лент 3 и 4. Это также приводит к уменьшению удельного давления на грунт, а значит к уменьшению погружения в почву и сопротивления движения. К тому же, в этом случае, шины пнвмоколес 2, которые расположены по ширине на большем (по сравнению с гусеничными цепями или лентами 3 и 4, контактирующими с почвой) расстоянии, легко прогибаются из-за их эластичности и, не смотря на большое плечо, создают меньший крен при попадании на их пути кочек и других неровностей, что также повышает устойчивость транспортного средства.
В случае, если образовано пространство между рабочей и холостой их ветвями для расположения оборудования (фиг. 1), необходимого для нужд транспортного средства, в частном случае трансмиссии 12 привода и/или двигателя 1, а также и/или полезного груза, происходит снижение центра тяжести, что способствует лучшей устойчивости транспортного средства, особенно при движении по воде. Такая компоновка оборудования более легко и с более низким центром тяжести обеспечивается, когда приводные колеса 5 гусеничных цепей или лент 3 и 4 имеют взаимодействие с ними с внутренней стороны их холостой ветви.
При необходимости выезда из воды на лед (фиг. 4) производят уменьшение количества воздуха в шинах передних пневмоколес 2, чтобы льда качались зацепы гусеничных цепей или лент 3 и 4 (для этого на некоторое время кран 10 передних пневмоколес 2 и кран 11 отрывают, а кран 9 задних пневмоколес 2 закрывают), а в задних шинах пневмоколес 2 увеличивают количество воздуха (для этого при работающем компрессоре 7 на некоторое время кран 10 передних пневмоколес 2 и кран 11 закрывают, а кран 9 задних пневмоколес 2 открывают). В этом случае задние пневмоколеса 2 больше выталкиваются из воды, а передние пневмоколеса 2 сминаются сильнее и транспортное средство располагается более горизонтально и происходит создание силы тяги зацепами гусеничных цепей или лент 3 и 4 об лед, что значительно облегчает выезд транспортного средства на лед, особенно в груженном состоянии и уменьшает вероятность его переворачивания, что также свидетельствует о повышении устойчивости.
Таком образом происходит улучшение тягово-сцепных способностей и устойчивости вездеходного транспортного средства при передвижении как по суше, так и по воде с возможностью обеспечения регулирования доли участия пневмоколес 2 и гусеничных лент или цепей 3 и 4 в создании силы тяги и повышении устойчивости транспортного средства.