АВТОПОЕЗД

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, преимущественно к устройству автопоездов в составе тяговых и грузовых модулей, предназначенных для осуществления большегрузных перевозок по автомобильным дорогам.
Известен автомобильный поезд с приводными прицепами, состоящий из тягача, по меньшей мере, одного приводного прицепа и нескольких обычных прицепов [1]. Двигатели тягача и прицепов управляются с помощью системы синхронизации и педали акселератора, находящейся в кабине тягача.
Недостатком аналога является низкая производительность, так как при увеличении количества обычных прицепов к автопоезду необходимо увеличение мощностей двигателей тягача и приводного прицепа.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является автопоезд, состоящий из вагонов и двигающих эти вагоны тягачей, поочередно соединенных с ними [2, вариант 1, фиг.1]. Каждый вагон имеет по две сцепные площадки, расположенные снизу, этими площадками вагоны ложатся на платформы тягачей и сцепляются с ними. Головной тягач имеет одну платформу. Последующие тягачи снабжены автоматической системой управления, позволяющей им следовать по колее головного тягача.
Недостатком известного автопоезда является невысокая производительность вследствие ограниченных тягово-энергетических возможностей из-за наличия в каждом из вагонов тягача, который уменьшает полезную площадь и объем перевозимых грузов, а также сложность конструкции из-за использования тягачей с рабочим местом водителя в каждом из вагонов, фактически не принимающих участия в управлении автопоездом в целом.
Задача заявляемой полезной модели заключается в увеличении полезной площади и объема перевозимых грузов и минимизации энергетических затрат за счет снижения аэродинамического сопротивления, а также рекуперации энергии, что позволяет увеличить производительность, экономить топливо и упростить конструкцию автопоезда.
Поставленная задача достигается за счет того, что в автопоезде, содержащем соединенные между собой посредством сцепных механизмов звенья грузовых и тяговых модулей с двигателями внутреннего сгорания, первое из которых, в качестве тягового модуля, содержит тягач, и систему автоматического управления движением, согласующую работу тягача и тяговых модулей, новым является то, что тягач выполнен седельным и дополнительно включает электрический мотор-генератор и электрический источник-накопитель энергии, а тяговый модуль второго и последующих звеньев также содержит электрический мотор-генератор, электрический источник-накопитель энергии и мотор-колеса, включенные в силовую электрическую цепь, при этом грузовой и тяговый модули каждого звена связаны между собой седельно-сцепным устройством.
Для улучшения топливной экономичности автопоезда между звеньями грузовых модулей по всему периметру их сопряжения установлены аэродинамические щитки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
фиг.1 - общий вид автопоезда, вид сбоку, фиг.2, 3, 4 - первое, второе и третье звено соответственно, фиг.5, 6, 7 - вид сверху на первое, второе и третье звено автопоезда соответственно.
Заявляемый автопоезд состоит из нескольких звеньев (от трех до нескольких десятков), содержащих тяговые и грузовые модули, реализующие возможности формирования рациональной структуры автопоезда. Оснащение звеньев тяговыми модулями с электрическими мотор-генераторами и мотор-колесами, обеспечивающими активизацию колес этих модулей, позволяет разгрузить седельно-сцепное устройство тягача и грузового модуля первого звена и при наличии системы автоматического управления энергетическими установками тяговых модулей согласовать их режимы работы. Оснащение звеньев блоками рекуперации и электрическими источниками - накопителями энергии позволяет обеспечить высокую производительность автопоезда с минимальными энергетическими затратами.
Автопоезд (фиг.1) включает три звена, соединенные между собой. Первое звено содержит седельный тягач 1 и грузовой модуль 2. Второе звено содержит тяговый модуль 3 и грузовой модуль 4. Третье звено содержит тяговый модуль 5 и грузовой модуль 6. Звенья между собой последовательно соединены сцепными механизмами 7 и 8.
Седельный тягач 1 и грузовой модуль 2 соединены между собой седельно-сцепным устройством 9 (фиг.2).
Тяговый модуль 3 и грузовой модуль 4 соединены между собой посредством седельно-сцепного устройства 10, а тяговый модуль 5 и грузовой модуль 6 соединены седельно-сцепным устройством 11 (фиг.3, 4).
Седельный тягач 1 оснащен двигателем внутреннего сгорания (ДВС) 12 и электрическим мотор-генератором 13 и выполнен трехосным с ведущими колесами 14 и 15 (фиг.5). Тяговый модуль 3 второго звена автопоезда выполнен двухосным с ведущими колесами 16 и 17 и содержит двигатель внутреннего сгорания 18, электрический мотор-генератор 19 и включенные в электрическую цепь мотор-колеса 20 и 21 (фиг.6).
Тяговый модуль 5 и грузовой модуль 6 третьего звена автопоезда выполнены аналогично тяговому и грузовому модулям второго звена, тяговый модуль 5 содержит двигатель внутреннего сгорания 22, электрический мотор-генератор 23 и включенные в электрическую цепь мотор-колеса 24 и 25 (фиг.7).
Седельный тягач 1 и тяговые модули 3 и 5 оснащены электрическими источниками-накопителями энергии 26, 27 и 28, рекуперирующими энергию
торможения звеньев автопоезда для полезного использования в последующем.
Автопоезд оснащен системой автоматического управления движением (САУД), согласующей работу всех тяговых модулей. Преобразователь 29 САУД считывает информацию о режиме работы электрического мотор-генератора 13 седельного тягача 1, а преобразователи 30 и 31 - о режиме работы мотор-колес 20, 21 и 24, 25 тяговых модулей 3 и 5 соответственно и согласовывает работу ДВС 12, 18 и 22. Включение в заявляемую конструкцию мотор-генераторов, мотор-колес и САУД позволяет уменьшить энергетические затраты на седельном тягаче 1 путем установки менее мощного ДВС 12.
Между первым и вторым и между вторым и третьим звеньями установлены аэродинамические щитки 32 и 33 по всему периметру сопряжения грузовых модулей 2, 4 и 6, что позволяет улучшить аэродинамику автопоезда и улучшить его топливную экономичность. По периметру сопряжения тяговых 1, 3, 5 и грузовых модулей 2, 4, 6 установлены аэродинамические щитки 34, 35 и 36.
Автопоезд работает следующим образом: включают ДВС 12 седельного тягача 1, ДВС 18 тягового модуля 3, ДВС 22 тягового модуля 5.
Одновременно с этим приводится в действие электрический мотор-генератор 13 седельного тягача 1, электрический мотор-генератор 19 тягового модуля 3 и электрический мотор-генератор 23 тягового модуля 5. Последние два вырабатывают электрическую энергию, которая поступает на мотор-колеса 20, 21 и 24, 25 второго и третьего звеньев соответственно.
Автопоезд начинает движение за счет вращения ведущих колес 14 и 15 седельного тягача 1, мотор-колес 20 и 21 тягового модуля 3 и мотор-колес 24 и 25 тягового модуля 5.
При малой загрузке автопоезда мощности ДВС 12 седельного тягача 1 достаточно для движения автопоезда. ДВС 18 тягового модуля 3 второго звена и ДВС 22 тягового модуля 5 третьего звена автоматически выключаются САУД.
При максимальной загрузке автопоезда в автоматическом режиме включается дополнительно двигатель ДВС 18 тягового модуля 3 второго звена и ДВС 22 тягового модуля 5 третьего звена, приводящие электрические мотор-генераторы 19 и 23, питающие мотор-колеса 20, 21 и 24, 25. При этом электрический мотор-генератор 13 также вырабатывает электрическую энергию, которая поступает на зарядку электрического источника-накопителя энергии 26.
Преобразователи системы управления движением 29, 30 и 31 в автоматическом режиме передают информацию о режимах движения звеньев автопоезда, позволяя формировать его оптимальные режимы работы.
Достижение поставленной задачи обеспечивается и аэродинамическими щитками 32, 33, 34, 35 и 36, позволяющими снизить аэродинамическое сопротивление воздуха движущемуся автопоезду при прямолинейном движении и при маневрировании.
Применение совокупности заявленных существенных признаков устройства автопоезда позволяет значительно по сравнению с прототипом уменьшить энергетические затраты на движение и перевозку грузов и повысить производительность автопоезда.
Источники информации:
1. Патент США на изобретение №6892839 «Автомобильный поезд с приводными прицепами», МПК В62D 59/04, опубл. 2002.05.16.
2. Патент РФ на изобретение №2288129 «Автопоезд», МПК В62D 53/00, опубл. 2006.11.27.