ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИ
HIGH CROSS-COUNTRY CAPACITY VEHICLE

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к транспортно-технологическим средствам многоцелевого назначения, предназначенным для эксплуатации в различных условиях, в том числе на грунтах с низкой несущей способностью, а также в качестве шасси для транспортной техники, используемой для перемещения на поверхностях иных планет.
Известно транспортное средство, содержащее раму с установленными на ней средствами для размещения транспортируемых объектов, ходовую часть, состоящую из подвески и колесных движителей, установленных на поперечных балках, каждый из которых снабжен механизмами подвода крутящего момента от приводного вала непосредственно к ободу колеса и средствами изменения параметров взаимодействия колесных движителей с опорной поверхностью (в частности, клиренса и создания и изменения эксцентриситета вращения колес) (см. SU №1733261, В60K 17/32, 1989). Это транспортное средство, по сравнению с указанным выше транспортным средством, способно перемещаться по грунтам не только с низкой несущей способностью, но и в условиях резко пересеченной местности с изменением клиренса.
Недостатком этого транспортного средства является то, что при движении транспортного средства создаются вынужденные вертикальные колебания корпуса, что значительно усложняет условия движения и управления. Кроме того, при перемещении в стесненных условиях, например, при перемещении по лесистой территории, в условиях достаточно большого возраста деревьев, проходимость транспортного средства определяется плотностью размещения деревьев.
Известно также транспортное средство высокой проходимости, содержащее раму с установленными на ней платформой, включающей кабину со средствами управления движением транспортного средства и работой его узлов и агрегатов, при этом колеса транспортного средства установлены c возможностью изменения колеи машины и снабжены средствами передачи им крутящего момента (см. RU №53999, B62D 55/26, 2006).
Недостатком этого транспортного средства является недостаточная маневренность (достаточно большой радиус разворота, что при перемещении в стесненных условиях, при высокой плотности непреодолимых препятствий, например, при перемещении по лесистой территории, в ycлoвияx достаточно большого возраста деревьев, снижает проходимость транспортного средства, кроме того, как и в аналоге, проходимость в этих условиях определяется плотностью размещения деревьев и шириной рамы, остающейся постоянной.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, может быть сформулирована, как обеспечение высокой маневренности и проходимости транспортного средства в условиях высокой плотности размещения непреодолимых препятствий.
Технический результат, проявляющийся при решении задачи изобретения, выражается в обеспечении возможности маневрирования транспортного средства без плавных траекторий движения (в любой момент времени, под любым углом к продольной оси транспортного средства). Кроме того, обеспечивается возможность изменения ширины и длины его рамы в значительных пределах, что обеспечивает проходимость между непреодолимыми препятствиями, выступающими над поверхностью перемещения и преодоление ям, канав и т.п. большой ширины. Заявленная конструкция может быть использована в качестве базы для колесного вездехода, предназначенного для перемещения на поверхностях иных планет.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что транспортное средство высокой проходимости, содержащее раму с установленной на ней платформой, включающей кабину со средствами управления движением транспортного средства и работой его узлов и агрегатов и силовую установку, при этом колеса транспортного средства установлены с возможностью изменения колеи машины и снабжены средствами передачи им крутящего момента, отличается тем, что рама выполнена с возможностью изменения ее ширины, для чего на продольной оси платформы, предпочтительно на ее нижней поверхности, у ее переднего и заднего концов установлены балки с возможностью шарнирного поворота в горизонтальной плоскости независимо друг от друга, при этом свободные концы балок снабжены вертикальными поворотными штоками, на нижних концах которых закреплены индивидуальные, предпочтительно электрические, приводы вращения колес вокруг горизонтальной оси, причем, каждая балка связана с платформой посредством отдельного силового раздвижного цилиндра, концы штока и корпуса которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связаны с балкой и платформой, кроме того, каждый вертикальный поворотный шток снабжен индивидуальным механизмом поворота, кроме того, ширина платформы соответствует минимальной ширине колеи транспортного средства, при этом транспортное средство снабжено средствами управления работой силовых раздвижных цилиндров и индивидуальных механизмов поворота вертикальных поворотных штоков. Кроме того, механизм поворота включает горизонтальное коромысло, скрепленное с поворотным штоком, свободный конец которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связан с концом соответствующего рулевого силового цилиндра, второй конец которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связан с соответствующей балкой. Кроме того, в качестве силовой установки транспортного средства использован дизель-генератор. Кроме того, колеса транспортного средства выполнены на шинах сверхнизкого давления или выполнены в виде тел вращения из легких сплавов с развитой опорной поверхностью. Кроме того, продольная ось каждой балки, в проекции на вертикальную плоскость, в средней части имеет выступ обращенный вверх.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.
Признаки «рама выполнена с возможностью изменения ее ширины» обеспечивают повышение проходимости между непреодолимыми препятствиями.
Признаки «на продольной оси платформы, предпочтительно на ее нижней поверхности, у ее переднего и заднего концов установлены с возможностью шарнирного поворота в горизонтальной плоскости независимо друг от друга, балки, предпочтительно, горизонтальные» обеспечивают возможность изменения угла между продольными осями горизонтальных балок и продольной осью транспортного средства и тем самым изменение его поперечных и продольных габаритных размеров.
Признаки, указывающие, что свободные концы горизонтальных балок «снабжены вертикальными поворотными штоками, на нижних концах которых, закреплены индивидуальные, предпочтительно электрические, приводы вращения колес вокруг горизонтальной оси», обеспечивают индивидуальный привод каждого колеса и заданный поворот его на опорной плоскости, в т.ч. обеспечивающий возможность маневрирования транспортного средства без плавных траекторий движения (в любой момент времени, под любым углом к продольной оси транспортного средства), что кроме обеспечения маневренности транспортного средства позволяет приспособиться к очень низким несущим характеристикам опорной поверхности, перемещаясь, при необходимости не прямолинейно, по произвольным траекториям для каждого колеса.
Признаки, указывающие, что «каждая балка связана с платформой посредством отдельного силового раздвижного цилиндра, концы штока и корпуса которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связаны с балкой и платформой», обеспечивают независимый разворот балок и произвольную трансформацию рамы и по ширине и по длине.
Признаки, указывающие, что «каждый вертикальный поворотный шток снабжен индивидуальным механизмом поворота», обеспечивают повышенную маневренность транспортного средства.
Признаки, указывающие, что «ширина платформы соответствует минимальной ширине колеи транспортного средства», обеспечивают повышение проходимости между непреодолимыми препятствиями за счет соответствующего сужения колеи.
Признаки, указывающие, что «транспортное средство снабжено средствами управления работой силовых раздвижных цилиндров и индивидуальных механизмов поворота вертикальных поворотных штоков», обеспечивают работоспособность транспортного средства.
Признаки, указывающие, что «механизм поворота включает горизонтальное коромысло, скрепленное с поворотным штоком, свободный конец которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связан с концом соответствующего рулевого силового цилиндра, второй конец которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связан с соответствующей балкой», конкретизируют возможный вариант выполнения индивидуальных механизмов поворота вертикальных поворотных штоков.
Признаки, указывающие, что «в качестве силовой установки транспортного средства использован дизель-генератор», обеспечивают возможность выполнения индивидуальных приводов колес в виде электродвигателей.
Признаки, указывающие, что «колеса транспортного средства выполнены на шинах сверхнизкого давления или выполнены из легких сплавов с развитой опорной поверхностью», обеспечивают низкое удельное давление на опорную поверхность».
Признаки, указывающие, что «продольная ось каждой балки, в проекции на вертикальную плоскость, в средней части имеет выступ, обращенный вверх» обеспечивают повышение клиренса этой части балок.
На фиг.1 схематически показан вид сверху на транспортное средство; на фиг.2 показана конструкция механизма поворота (вид сверху); на фиг.3 показан вертикальный разрез конструкции механизма поворота; на фиг.4 - фиг.7 показаны различные варианты разворота балок относительно продольной оси транспортного средства, при решении различных задач перемещения.
На чертежах показаны платформа 1, ее продольная ось 2, передний 3 и задний 4 концы, шарниры 5, рама, образованная горизонтальными балками 6, шарнирные 7 и свободные 8 концы горизонтальных балок 6, вертикальные поворотные штоки 9, индивидуальные приводы 10 вращения колес 11 вокруг горизонтальных осей 12, штоки 13 и корпуса 14 силовых раздвижных цилиндров, средства управления 15 (работой силовых раздвижных цилиндров и индивидуальных механизмов поворота), коромысло 16, рулевые силовые цилиндры 17, силовая установка 18.
Рама выполнена с возможностью изменения ее ширины, для чего на ее продольной оси 2 платформы, предпочтительно на ее нижней поверхности, у ее переднего 3 и заднего 4 концов установлены с возможностью шарнирного поворота в горизонтальной плоскости (на шарнирах 5) независимо друг от друга, балки 6. Шарнир 5 включает жестко закрепленные вертикальные оси (на чертежах не показаны), на которых надеты шарнирные 7 концы горизонтальных балок 6 (снабженные сквозными отверстиями (на чертежах не показаны), надеваемыми на упомянутые вертикальные оси). Свободные концы 8 горизонтальных балок 6 снабжены вертикальными поворотными штоками 9. Нижние концы вертикальных поворотных штоков 9 снабжены горизонтальными осями 12, на которых с возможностью вращения от индивидуальных приводов 10 установлены колеса 11. В качестве приводов использованы предпочтительно электродвигатели.
Каждая балка 6 связана с платформой 1 посредством отдельного силового раздвижного цилиндра, концы штока 13 и корпуса 14 которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связаны и с балкой 6 и платформой 1.
Каждый вертикальный поворотный шток 9 снабжен индивидуальным механизмом поворота, включающим коромысло 16 (Г-образное в горизонтальной плоскости), скрепленное с поворотным штоком 9, при этом свободный конец этого штока шарнирно, в горизонтальной плоскости, связан с концом соответствующего рулевого силового цилиндра 17, второй конец которого шарнирно, в горизонтальной плоскости, связан с соответствующей балкой 6, т.е. балкой, на конце которой и установлен рассматриваемый поворотный шток.
Ширина платформы соответствует минимальной ширине колеи транспортного средства (минимальному расстоянию между концами передней пары балок 6). В связи с этим целесообразное размещение пассажиров линейно, друг за другом.
Средства управления работой силовых раздвижных цилиндров на чертежах не показаны и конструктивно выполнены в виде механического или гидравлического управляющего устройства и не отличаются от известных узлов, предназначенных для решения аналогичной технической задачи. Они вынесены в виде отдельных рычагов (кнопок) управления на панель управления транспортного средства. Средства управления работой индивидуальных механизмов поворота вертикальных поворотных штоков на чертежах не показаны и конструктивно выполнены в виде механического, гидравлического или, предпочтительно, компьютеризированного управляющего устройства и, в части управления работой рулевого силового цилиндра 17, не отличаются от известных узлов, предназначенных для решения непосредственно аналогичной технической задачи. Но целесообразно, чтобы поворот колес (управление работой индивидуальных механизмов поворота вертикальных поворотных штоков) задавался соответствующим поворотом руля, чтобы система управления транспортным средством в этом режиме движения не отличалась от привычной, обычно используемой в автомобильной технике.
В качестве силовой установки 18 транспортного средства использован дизель-генератор, что упрощает передачу момента вращения на колеса (за счет использования для этих целей электродвигателей), питаемых от дизель-генератора. Возможен вариант работы двигателя внутреннего сгорания (дизеля) на гидронасос, с подачей питания от которого на все силовые цилиндры, но при этом для привода колес надо использовать гидродвигатель (на чертежах не показаны). Возможен вариант использования солнечных батарей, обеспечивающих питание электродвигателей и других средств, массо-габаритные и рабочие характеристики которых соответствуют эксплуатационным параметрам транспортного средства.
Транспортное средство высокой проходимости работает следующим образом.
При движении транспортного средства по территории, где плотность непреодолимых препятствий 19 невысока, транспортное средство перемещается при ширине рамы, достаточной для обеспечения его хорошей поперечной остойчивости (ширина колеи существенно больше ширины платформы и соответствует положению, показанному на фиг.1). При этом дизель-генератор вырабатывает электрический ток с параметрами, необходимыми для питания электродвигателей индивидуальных приводов 10, колес 11 и гидромотора (на чертежах не показан), обеспечивающего работу силовых раздвижных цилиндров и силовых рулевых цилиндров.
При движении транспортного средства по территории, где плотность непреодолимых препятствий 19 высока (см. фиг.4), транспортное средство перемещается через узкости, несколько более широкие, чем платформа 1, между препятствиями 19 следующим образом - пару передних балок 6 сводят друг к другу так, чтобы их колеса могли пройти между препятствиями, перемещаются вперед так, чтобы колеса этой пары оказались за препятствиями, после чего их разводят до исходной ширины и, в свою очередь, сводят пару задних балок 6 друг к другу так, чтобы их колеса также могли пройти между препятствиями. Далее движутся вперед, и после выхода колес задней пары за препятствие балки 6 этой пары разводят до исходного угла. Далее все повторяется.
При необходимости, ширину колей передних и задних колес делают разной (разводя балки 6 передних и задних пар на разный угол), что исключает образование колеи.
При необходимости перемещения транспортного средства под углом к продольной оси (см. фиг.7) разворачивают под таким же углом колеса 11 (поворотом вертикальных поворотных штоков 9 на соответствующий угол), при этом при ширине рамы, достаточной для обеспечения его хорошей поперечной остойчивости (ширина колеи существенно больше ширины платформы 1). При этом рулевые силовые цилиндры 17, соответственно, сдвигают или раздвигают.
При необходимости преодоления канав, рвов шириной, составляющей примерно длину балки 6 (см. фиг.6), в передней паре колес разворачивают одну балку 6 вдоль продольной оси 2 транспортного средства, а вторую - перпендикулярно первой балке этой пары. Далее перемещаются вперед до пересечения рва 20 колесом первой балки 6 (в процессе этого транспортное средство опирается на 3 точки (колеса задней пары балок 6 и колесо балки 6, развернутой перпендикулярно балке 6 с колесом, перемещаемым надо рвом)). Как только первое колесо оказывается за рвом, к нему перемещают второе колесо соответствующим разворотом ее балки 6. Далее транспортное средство перемещают вперед, пока колеса задней пары балок 6 не приблизятся к краю рва. После чего одну из балок 6 разворачивают перпендикулярно продольной оси транспортного средства и осуществляют движение вперед, пока колесо балки, развернутой перпендикулярно, не окажется за рвом. Далее транспортное средство продолжает движение вперед на трех точках (колесах первой пары балок и колесе балки 6 второй пары, перемещенном за ров). Далее углы разворота балок 6 восстанавливают до исходных.
При необходимости спуска машины по склону со значительным уклоном, движение можно осуществлять, перемещаясь по зигзагообразной траектории вдоль направления уклона 21, что обеспечивают соответствующим разворотом вертикальных поворотных штоков 9 (см. фиг.5).
Предлагаемое транспортное средство высокой проходимости надежно, экологично, комфортабельно.