METHOD FOR MODERNIZATION OF THE ENGINE-TRANSMISSION UNIT OF A TRACKED VEHICLE AND THE CHASSIS FOR ITS IMPLEMENTATION
Способ модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины и шасси для его осуществления

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности, гусеничной машине типа танк, включающей в себя шасси и оснащенной моторно-трансмиссионной установкой, и может быть использовано для модернизации танков, в том числе устаревших образцов семейства Т-72, с целью повышения характеристик подвижности.
Сущность способа модернизации моторно-трансмиссионной установки (МТУ) гусеничной машины заключается в комплексном изменении с доработкой корпуса в районе моторно-трансмиссионного отделения (МТО), с сохранением габаритных размеров, и замене основных компонентов МТУ: двигателя на таковой с более высокими удельными показателями мощности и расхода топлива, входного редуктора трансмиссии на редуктор, обеспечивающий повышение оборотов вентилятора, расширительного бачка системы охлаждения с паровоздушным клапаном (ПВК) на бачок с ПВК, имеющий более высокий порог срабатывания парового клапана для поддержания более высокой температуры теплоносителя, установка воздухоочистителя, адаптированного для обеспечения очистки и подачи большего количества воздуха в двигатель, установка системы удаления пыли, включающей трассу отсоса пыли, оснащение выпускного тракта отработавших газов выпускным патрубком оригинальной конструкции, замена бортовых коробок передач на коробки с повышенной несущей способностью, установка радиаторов с более высокими теплотехническими показателями.
Технический результат применения способа модернизации силовой установки заключается в повышении тактико-технических характеристик (маневренности и подвижности) танка за счет повышения удельных габаритных показателей моторно-трансмиссионной установки при сохранении запаса хода, обеспечении надежной эксплуатации гусеничной машины с минимальными затратами на обслуживание в условиях высоких температур окружающего воздуха и запыленности, характерных, в частности, для пустынной и степной местности.
Патентный поиск по теме модернизации оборудования, узлов и агрегатов, в целом транспортного средства выявил технические решения, защищенные патентами РФ и описывающие получение технического результата заменой отдельных элементов оборудования.
Известно техническое решение, защищенное патентом [1, 2204033], техническим результатом которого является повышение удельных габаритных показателей силовой установки за счет снабжения существующего двигателя внутреннего сгорания турбокомпрессором. При этом получены положительные результаты от упомянутой модернизации, мотивированно потребовавшие внесения изменений в обеспечивающие двигатель системы. Так, защищена патентом [2, 2223412] система питания воздухом. Изменена конструкция рабочего колеса [3, 2184877] центробежного вентилятора с повышенным КПД, обеспечивающего, увеличение расхода воздуха через радиаторы. Для дополнительного увеличения расхода воздуха предназначено изобретение [4, 2187024]. С увеличением мощности двигателя мотивировано совершенствование трансмиссии транспортного средства, в частности, коробки передач [5, 2177416] и выхлопного устройства ДВС [6, 2180044], изменения системы дымопуска [7, 2199077].
Представленные технические решения имеют узкое специальное назначение и поэтому имеют ограниченное применение. Так, [1, 2204033] «Силовая установка» защищает только, собственно, модернизированный двигатель внутреннего сгорания. Патент [2, 2223412] «Система питания двигателя воздухом» защищает конструкцию упомянутой системы детализацией примененных элементов - воздухоочистителя с щитками, пропорций воздуховодов и др. Конструкцию «Рабочего колеса центробежного вентилятора» описывает техническое решение, представленное патентом [3, 2184877]. Проработанный профиль лопаток, наклон, криволинейные поверхности позволяют обеспечить увеличенный воздушный поток. Упомянутый патент [3, 2184877] гармонизирует с [4, 2187024], темой которого является «Вентиляторная система охлаждения силовой установки» - техническое решение, связанное с установкой входного направляющего аппарата (ВНА) для дополнительного увеличения расхода воздуха. Патент [5, 2177416] «Планетарная коробка передач» приближает заявляемое техническое решение к техническому результату - повышение маневренности и подвижности танка, надежной эксплуатации гусеничной машины. В предлагаемом заявителем техническом решении в разделе «Осуществление заявляемого «Способа модернизации..» упомянута усовершенствованная разработка в виде бортовой коробки передач (БКП).
Завершают ряд аналогов патенты [6, 2180044] «Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания транспортного средства», защищающее конструкцию компенсирующего устройства, представляющего собой сопло эжектора, приемная камера которого сопряжена с началом выпускного патрубка и [7, 2199077], с устаревшей системой дымопуска.
Таким образом, перечисленные известные технические решения формируют положительный технический результат по отдельности, но возможность их одновременного совместного применения в обеспечение комплексного повышения технических характеристик гусеничной машины не приведена ни в одном из источников и не описывает совершенствование отдельных систем, узлов и агрегатов в условиях применения силовой установки увеличенной мощности, влекущей за собой необходимость адаптации всех систем, агрегатов, узлов, элементов оборудования.
Более того, формальное применение упомянутых известных технических решений, защищенных патентами 2204033[1], 2223412[2], 2184877[3], 2187024[4], 2177416[5], 2189044[6] и 2199077[7] позволяет получить лишь ограниченный технический результат применительно к отдельным характеристикам гусеничной машины, так как не гарантирует ее надежную работу в тяжелых условиях движения при температуре окружающего воздуха выше плюс 30°С из-за недостаточного охлаждения МТУ, что в свою очередь ограничивает располагаемую мощность двигателя, а, значит, не позволяет в полной мере реализовать весь потенциал модернизационных мероприятий и добиться максимального повышения тактико-технических характеристик.
Аналогом-прототипом изобретения является моторно-трансмиссионная установка танка Т-72 [8], [9], [10], представляющая, собственно, предмет модернизации по причине недостаточной маневренности, перегрева в условиях высоких температур, необходимости более частого технического обслуживания в условиях высокого пылеобразования и др. Таким образом, прототип является объектом для совместного применения вышеперечисленных технических решений в совокупности с дополнительными техническими решениями, гармонизированными с известными и направленными на получение нового технического результата.
Осуществление совокупности отличительных признаков в сочетании с усовершенствованием отдельных агрегатов и систем, адаптацией корпуса транспортного средства под обновленные узлы и агрегаты, применение агрегатов, имеющих более высокие технико-экономические и эксплуатационные характеристики, приведет к заявленному техническому результату.
Заявляемый способ модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины проиллюстрирован прилагаемыми фигурами.
На Фиг. 1 представлена доработка корпуса гусеничной машины, собственно, с чего и начинается модернизация: 1 - борт гусеничной машины, защита МТУ; 2 - накладка, часть корпуса гусеничной машины; 3 - выпускной патрубок - составная часть выпускного устройства, служащего для отвода отработавших газов и удаления пыли; 4 - надгусеничная полка, часть корпуса упомянутой гусеничной машины.
На Фиг. 2 представлен вид сверху МТО гусеничной машины: 7 - корпус гусеничной машины; 5 - воздухоочиститель воздуха, поступающего в двигатель; 6, 10 - левая и правая бортовые коробки передач, служащие для передачи крутящего момента от входного редуктора на гусеничный движитель; 8 - вентилятор, предназначен для охлаждения теплоносителей текучих сред систем МТУ; 9 - входной направляющий аппарат, служащий для организации потока воздуха на входе в вентилятор; 11 - двигатель внутреннего сгорания; 12 - трубы отсоса пыли из воздухоочистителя, предназначены для удаления пыли из бункера воздухоочистителя; 13 - выпускное устройство, служащее для отвода отработавших газов и удаления пыли; 25 - паровоздушный клапан, предназначен для поддержания в системе охлаждения определенного давления паров охлаждающей жидкости или воздуха; 26 - расширительный бачок - резервуар для расширяющейся при нагревании охлаждающей жидкости; 27 - термодымовая аппаратура (система дымопуска), осуществляющая постановку дымовой завесы; 28 - дополнительный бачок системы суфлирования .
На Фиг. 3 представлен вид сбоку МТО гусеничной машины: 8 - вентилятор (функционал см. поз. 8 Фиг. 2); 11 - двигатель внутреннего сгорания; 14 - крыша - защита МТО; 15 - масляный радиатор - устройство для охлаждения масла системы смазки двигателя; 16 - водяной радиатор - устройство для охлаждения теплоносителя системы охлаждения двигателя; 17 - входной редуктор, служащий для передачи крутящего момента от двигателя до бортовой коробки передач, до конического редуктора привода вентилятора; 18 - стеллаж радиаторов; 19 - предохранительная муфта - устройство для предохранения привода вентилятора от повышенных нагрузок; 20 - масляный трубопровод, служащий для подвода масла из масляного бака к масляному насосу двигателя; 24 - масляный радиатор - устройство для охлаждения масла системы смазки трансмиссии.
На Фиг. 4 приведено выпускное устройство (детализация поз. 13 Фиг. 2): 2 - накладка; 3 - выпускной патрубок; 11 - двигатель; 12 - труба отсоса пыли из воздухоочистителя; 21 - наружная втулка - для компенсации зазоров при установке двигателя; 22 - внутренняя втулка - для отвода отработавших газов; 23 - форсунка системы дымопуска; предназначена для подвода топлива к выпускному патрубку.
Осуществление «Способа..».
Заявляемый способ модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины, содержащей корпус, шасси с моторно-трансмиссионным отделением (МТО), с расположенной в нем моторно-трансмиссионной установкой (МТУ), включающей в себя двигатель внутреннего сгорания с обслуживающими системами охлаждения, смазки, воздухопитания, удаления отработавших газов и пылеудаления, оснащенную термодымовой аппаратурой (системой дымопуска), содержащую входной редуктор трансмиссии, бортовые коробки передач и бортовые редукторы, кинематически связанные с гусеничным движителем, привод вентилятора системы охлаждения и иные агрегаты и системы, необходимые для функционирования, осуществляют следующим образом. Моторно-трансмиссионную установку оснащают двигателем с турбонаддувом, обеспечивающим двигателю повышенную мощность, при одновременном повышении экономичности до 15 %, при этом осуществляют замену крыши над моторно-трансмиссионным отделением с выступом под приваренную накладку, осуществляют доработку корпуса в районе МТО с сохранением габаритных размеров шасси.
Для работы двигателя повышенной мощности адаптируют системы обеспечения, а именно, осуществляют замену воздухоочистителя на таковой, обеспечивающий повышенный расход воздуха. Воздухоочиститель при этом оснащен модернизированным выходным патрубком, соединенным с конфузорной воздухопитающей трубой в развале двигателя.
Устанавливают новые трубопроводы отсоса пыли из воздухоочистителя, обеспечивающие удаление пыли из бункера воздухоочистителя, с одновременной доработкой левой надгусеничной полки и левого борта в районе выхлопного патрубка.
Также для осуществления работы двигателя повышенной мощности трубопроводы системы смазки оснащают трубопроводами с увеличенным проходным сечением, а в системе охлаждения текучих сред МТУ заменяют стеллаж с радиаторами на стеллаж, в состав которого входят радиаторы системы охлаждения двигателя, радиаторы системы смазки двигателя и радиатор системы смазки трансмиссии, которые имеют более высокую теплорассеивающую способностью. Заменяют расширительный бачок системы охлаждения с паровоздушным клапаном (ПВК) на бачок, имеющий более высокий порог срабатывания парового клапана для поддержания более высокой температуры теплоносителя с порогом срабатывания в диапазоне (2,1-3,2) кгс/см².
Кроме того, устанавливают входной редуктор трансмиссии с повышенной частотой вращения выходного вала привода вентилятора для увеличения расхода воздуха через радиаторы, а также устанавливают предохранительную муфту вентилятора в виде фрикциона или гидромуфты. Для обеспечения работы двигателя тракт удаления отработавших газов оснащают выпускным патрубком с компенсатором, имеющим меньшее сопротивлением выпуску отработавших газов, а также реализуют систему выпуска с функцией эжектора пылеудаления с приемной камерой на доработанной надгусеничной полке. Быстросъемный выпускной патрубок оснащен встроенной форсункой термодымовой аппаратуры (системы дымопуска). Для передачи более высокого крутящего момента устанавливают бортовые коробки передач с повышенной несущей способностью.
В более компактной форме осуществление способа модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины заявитель предлагает в виде текста и графической части, позволяющих получить представление о порядке операций в процессе модернизации, начиная с доработки корпуса и надгусеничной полки и об объеме модернизации, включая детальное описание узлов, оборудования, систем для получения заявленного технического результата:
Способ модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины, содержащей корпус 7, шасси с моторно-трансмиссионным отделением, включающим в себя силовую установку с двигателем внутреннего сгорания, систему питания двигателя воздухом, систему выпуска отработавших газов, систему охлаждения с водяными и масляными радиаторами двигателя и радиатором трансмиссии и вентиляторную установку с приводом, а также включающую ходовую часть с гусеничным движителем, кинематически связанный с бортовыми коробками передач, включающий этапы, на которых:
- выполняют доработку листа левого борта 1 установки выпускного патрубка 3;
- оснащают моторно-трансмиссионную установку двигателем 11 мощностью 900-1300 л.с., при этом двигатель оснащен оборудованием для термодымовой аппаратуры 27 и системой суфлирования установкой дополнительного бачка 28 для сбора паров масла двигателя;
- осуществляют замену воздухоочистителя на двухступенчатый воздухоочиститель 5 со средним коэффициентом пропуска пыли не более 0,2% и заменяют трубы отсоса пыли 12 из бункера воздухоочистителя;
- заменяют трубопроводы подвода масла к двигателю;
- заменяют расширительный бачок системы охлаждения с паровоздушным клапаном на бачок 26 с паровоздушным клапаном 25, имеющий более высокий порог срабатывания в диапазоне (2,1-3,2) кгс/см² для поддержания более высокой температуры теплоносителя;
- заменяют выпускное устройство двигателя на узел, поз. 13 и Фиг. 4, содержащий компенсирующее устройство, выполненное с наружной 21 и внутренней втулками 22 и оснащенный форсункой 23 системы дымопуска;
- заменяют вентилятор системы охлаждения на вентилятор 8, содержащий несущий и наклонный покрывной диск с установленными между дисками загнутыми назад листовыми лопатками, при этом в сечении параллельном несущему диску профиль лопаток выполнен со знакопеременной кривизной;
- при этом на входе в вентилятор устанавливают входной направляющий аппарат 9 в виде неподвижной сегментной решетки с центральным углом 180°-210°, сваренной из трех направляющих колец, а в приводе вентилятора устанавливают предохранительную муфту 19 фрикционную или гидродинамическую;
- заменяют входной редуктор на редуктор 17 с увеличенным на 12-25 % передаточным отношением в приводе вентилятора системы охлаждения;
- заменяют бортовые коробки передач на коробки, поз. 6 и 10, содержащие планетарные коробки передач с двумя дополнительными фрикционными дисками в каждом фрикционе и увеличенным в количестве до четырех штук сателлитов в бортовых редукторах;
- заменяют крышу 14 над ДВС для обеспечения герметичности МТО после доработки левого борта и размещения упомянутого двигателя.
Описание осуществления «Шасси..» с использованием способа модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины.
Шасси для осуществления способа модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины, содержащей корпус 7 с моторно-трансмиссионным отделением, включающим в себя силовую установку с двигателем внутреннего сгорания, систему питания двигателя воздухом, систему выпуска отработавших газов, систему охлаждения с водяными и масляными радиаторами двигателя и радиатором трансмиссии и вентиляторную установку с приводом, а также включающую ходовую часть с гусеничным движителем, кинематически связанным с бортовыми коробками передач, при этом
на левом борту 1 приварена накладка 2, а выпускной патрубок 3 расположен на надгусеничной полке 4;
установлен двигатель внутреннего сгорания 11 мощностью 900-1300 л.с., при этом двигатель оборудован термодымовой аппаратурой 27, а также системой суфлирования установкой дополнительного бачка 28 для сбора паров масла двигателя;
установлен двухступенчатый воздухоочиститель 5 со средним коэффициентом пропуска пыли не более 0,2%;
установлены трубы отсоса пыли 12 из бункера воздухоочистителя;
установлены трубопроводы 20 подвода масла от масляного бака к масляному насосу двигателя с увеличенным проходным сечением;
установлен расширительный бачок 26 системы охлаждения с паровоздушным клапаном 25 с порогом срабатывания (2,1-3,2) кгс/см²;
установлено выпускное устройство 13 двигателя содержащее компенсирующее устройство, выполненное с наружной 21 и внутренней 22 втулками и оснащенное форсункой 23 системы дымопуска;
установлен вентилятор 8 системы охлаждения, содержащий несущий и наклонный покрывной диск с установленными между дисками загнутыми назад листовыми лопатками, при этом в сечении параллельном несущему диску профиль лопаток выполнен со знакопеременной кривизной, при этом на входе в вентилятор установлен входной направляющий аппарат 9 в виде неподвижной сегментной решетки с центральным углом 180°-210°, сваренной из трех направляющих колец, а в приводе вентилятора установлена предохранительная муфта 19 фрикционная или гидродинамическая;
установлен входной редуктор 17 с увеличенным на 12-25% передаточным отношением в приводе вентилятора системы охлаждения;
установлены бортовые коробки передач 6 и 10, содержащие планетарные коробки передач с двумя дополнительными фрикционными дисками в каждом фрикционе и увеличенным в количестве до четырех штук сателлитов в бортовых редукторах;
установлена крыша 14 над ДВС, обеспечивающая герметичность МТО по приваренной накладке 2 на левом борту 1.
Предлагаемый способ модернизации моторно-трансмиссионной установки гусеничной машины и осуществленное шасси, с усовершенствованием отдельных агрегатов и систем, адаптацией корпуса транспортного средства под обновленные узлы и агрегаты, применение агрегатов, имеющих более высокие технико-экономические и эксплуатационные характеристики, приведет к заявленному техническому результату, при этом обладает новизной в комплексном гармонизированном сочетании отличительных признаков, практическим применением и высоким техническим уровнем.
Литература:
1. Андронов В.А. и др. Силовая установка. Патент №2204033. F02B 67/00, B60K 13/00. Приоритет от 22.03.2001 г. Опубл. 10.05.2003 г., бюлл. №13. Патентообладатель: «УКБТМ», НПК «УВЗ».
2. Домнин В.Б. и др. Система питания двигателя воздухом. Патент №2223412. МПК F02M 35/02, B60K 13/02. Приоритет от 08.01.2003 г., опубл. 10.02.2004 г., бюлл. №4. Патентообладатель: «УКБТМ», НПК «УВЗ».
3. Куракса О.А. и др. Рабочее колесо центробежного вентилятора. Патент №2184877. МПК F04D 29/26. Приоритет от 14.09.2000 г., опубл. 10.07.2002 г., бюлл. №19. Патентообладатель: «УКБТМ», НПК «УВЗ».
4. Вавилонский Э.Б. и др. Вентиляторная система охлаждения силовой установки. Патент №2187024. МПК F04D 25/08. Приоритет от 14.09.2000 г., опубл. 10.08.2002 г., бюлл. №22. Патентообладатель: «УКБТМ», НПК «УВЗ».
5. Андронов В.А. и др. Планетарная коробка передач. Патент №2177416. МПК B60K 17/08. Приоритет от 13.11.2000 г., опубл. 27.12.2001 г., бюлл. №36. Патентообладатель: «УКБТМ», НПК «УВЗ».
6. Андронов В.А. и др. Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Патент №2189044. МПК F01N 7/08. Приоритет от 21.06.2000 г., опубл. 27.02.2002 г., бюлл. №6. Патентообладатель: «УКБТМ», НПК «УВЗ».
7. Шебухов Ю.Н. и др. Система дымопуска. Патент 2199077. МПК F41H 9/06. Приоритет от 14.09.2000 г., опубл. 20.02.2003 г., бюлл. №5. Патентообладатель: «УКБТМ», НПК «УВЗ».
8. Устьянцев С.В., Колмаков Д.Г. Т-72/Т-90. Опыт создания отечественных основных боевых танков. Нижний Тагил, ОАО «НПК «Уралвагонзавод» ми.Ф.Э.Дзержинского», 2013 г., с. 235.
9. Танк Т-72А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Кн. 1. М., Военное издательство. 1986 г. Стр. 14-16, 28,30.
10. Объект 172М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая. Воениздат, М., 1975 г. Стр. 122, 126, 130, 164-165, 217, 222-223. [Электронный ресурс]. URL: https://www.alib.ru/5_obrmrekt_m172_tehnicheskoe_opisanie _i_instrukciya_po_qkspluatacii_kniga_vtoraya_tank_t_72_(дата обращения 18.02.2021 г.).