Способ временного повышения проходимости наземного транспортного средства с базовым шасси и самоходной эвакокапсулой
METHOD OF TEMPORARY IMPROVING PERFORMANCE OF SURFACE VEHICLE WITH BASIC CHASSIS AND SELF-POWERED EVACOCAPSULE

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к танкостроению, преимущественно к бронированным наземным транспортным машинам (комплексам), предназначенным, главным образом, для ведения контртеррористических или военных операций на застроенной местности, с возможностью самостоятельной механизированной эвакуации экипажа.
В области бронетанковой техники укоренилась концепция бронированной машины (танка, в том числе российского танка «Армата») с размещением всего экипажа в капсуле, расположенной либо в центральной [RU 2138004 С1, F41H 7/02, 20.09.1999], либо в носовой части машины [RU 2274819 С1, F41H 7/00, 20.04.2006]. В обоих компоновочных вариантах капсула выполнена с возможностью размещения в ней всего экипажа и возможностью управления из нее машиной (комплексом) и возможностью жизнеобеспечения в ней в известных пределах по срокам и внешних воздействий со стороны противника и зараженности окружающей среды.
Такое устройство тем не менее не позволяет осуществлять автономную (то есть самостоятельную, без технической помощи извне) эвакуацию экипажа с указанной машины после ее поражения противником или иного выхода из строя. Только «своим ходом» под обстрелом, или на пришедших со стороны бронированных транспортных средствах, или буксировкой машины другим транспортным средством экипаж может быть эвакуирован без его выхода из капсулы. Что далеко не всегда возможно. А ведь при этом не исключена и отбуксировка вражеским транспортным средством!
Близким к заявляемому способу, равно как и устройству для его осуществления, аналогом является работа и, соответственно, устройство наземного транспортного средства / комплекса (ТС) «Танк Староверова» [RU 2580379 С1, МПК F41H 7/02, 10.04.2016]. Устройство содержит две состыкованные (посредством средств фиксации штыревого типа) самоходные части, каждая - со своими корпусом, моторно-трансмиссионной установкой и движителем в составе ходовой части, с возможностью автономного отделения одной из них своим ходом, при этом одна упомянутая часть выполнена подковообразной или П-образной, охватывающей слева и справа вторую часть и возможностью постоянного контакта опорных элементов ходовой части отделяемой части с грунтом, а на внешнем краю корпуса другой части предусмотрен обитаемый тамбур в виде свободно сбрасываемого отсека. Все это сделано для возможности транспортировки другим транспортом (железнодорожным, на трейлерах), а также движения по мостам в случаях, когда суммарная масса обоих частей ТС превышает 60 тонн. В работу же танка Староверова заложены, таким образом, принципы как временно раздельного движения двух частей ТС своим ходом, так и постоянно максимально возможных суммарной силы тяги и постоянно минимального давления на грунт (как удельной силы давления на грунт).
Однако постоянный контакт опорных элементов ходовой части (и движителя) с грунтом, снижая давление, ухудшает (в большинстве случаев) профильную проходимость танка Староверова как ТС, увеличивает сопротивление движению за счет движителя первой из упомянутых частей ТС; экипаж в первой части ТС и особенно стрелки в тамбуре относительно плохо защищены от средств поражения; очевидна весьма плохая обзорность из второй части ТС; отсутствуют возможности расширения обзорности и эвакуации экипажа, а размещение вооружения на первой части ТС и боекомплекта к нему - на второй части ТС, подвижной относительно первой, к тому же при бронированных их корпусах, создает серьезные проблемы питания вооружения; в режиме автономного движения второй части ТС оружие на оставшейся части ТС и боекомплект к нему на второй части ТС бесполезны вообще, отягощая и то и другое; размещение экипажа (водителя) в первой части ТС при П-образной в плане конфигурацией и вынесенном не обитаемом боевом отделении плюс наличии моторно-трансмиссионного отделения, практически не оставляет места для экипажа (водителя).
С другой стороны, известны наземные ТС с основным и дополнительным движителями, в которых реализован способ временного (при необходимости - в тяжелых дорожных условиях) повышения тяговых возможностей и снижения давления на грунт. При этом дополнительный движитель используют, вводя его (из вывешенного транспортного положения) во взаимодействие с грунтом (рабочее положение). В качестве дополнительных используют, как правило, движители: колесный, гусеничный и шнековый (роторно-винтовой) [RU 2347709 С2, B62D 55/04, 27.02.2009; RU 2498922 С1, B62D 57/036, 20.11.2013]. Либо на выбор - один из двух, как это предложено в проектах так называемых «револьверные» ТС [RU 2612450 С1, B62D 57/00, 09.03.2017].
Однако все они однофункциональны и значительную часть общего времени эксплуатации ТС не используются, находясь, тем ни менее, на борту ТС, и во многих из них при работе, наоборот, основной движитель не используется. При этом не обнаружены примеры использования таких способов и устройств совместно с идеей временного отделения части ТС с автономным ее передвижением (см. выше «танк Староверова»).
В области медико-реабилитационной техники известны наземные транспортные комплексы, состоящие из транспортного средства-носителя (автомобиля или мотоносителя) - №1 и инвалидного кресла-коляски - №2 с его бортовым временным размещением на носителе №1 и въезде/съезде по аппарелям(ли) [RU 2179938, B62D 39/00, 63/00, 27.02.2002].
Очевидно, при этом в принципе не стоит вопрос эвакуации «за броней» в экстремальных условиях.
С позиций заявляемого изобретения, близкими объектами интеллектуальной собственности является серия запатентованных авторских проектов бронированных наземных транспортных средств (комплексов) с самоходными эвакокапсулами [RU 2504728 С1, F41H 7/00, 20.01.2014; RU 2617016 С1, F41H 7/00, B62D 63/00, 19.04.2017; RU 2612070 С1, F41H 7/00, B62D 63/00, 02.03.2017; Семенов А.Г. Наземный бронированный транспортный комплекс «Матрешка» // Вестник Академии военных наук, №3 (48), 2014. - С. 136-139; Семенов А.Г. Концепция наземного транспортного комплекса с эвакокапсулой. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. - 242 с].
Среди них наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) является способ временного повышения проходимости наземного транспортного средства с базовым шасси и самоходной эвакокапсулой, при котором эвакокапсулу, состыкованную с базовым шасси посредством стыковочного устройства, опускают, посредством бортовых технических средств, до контакта движителя эвакокапсулы с грунтом [RU 2612070 С1, F41H 7/00, B62D 63/00, 02.03.2017; тот же объект см.: Семенов А.Г. Концепция наземного транспортного комплекса с эвакокапсулой. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. - С. 192-202, 237].
Там же описано устройство для осуществления способа-прототипа.
В способе-прототипе движитель эвакокапсулы включают в работу (от собственной силовой / энергетической установки) только после отстыковки эвакокапсулы от базового шасси, то есть после выключения стыковочного устройства. Соответственно, движитель эвакокапсулы, который можно рассматривать как «дополнительный» в составе всего ТС (как «транспортного комплекса»), используют исключительно при автономном движении эвакокапсулы отдельно от базового шасси, и не используют для увеличения силы тяги базового шасси в сцепке с эвакокапсулой. Уменьшение же давления на грунт вследствие опускания эвакокапсулы происходит в условиях статики (базовое шасси покоится, состыкованная с ним эвакокапсула, естественно, тоже). При отделении эвакокапсулы от базового шасси давление последнего на грунт действительно уменьшается, но не за счет увеличения пятна контакта движителя с грунтом (знаменателя в формуле давления), а за счет уменьшения веса «разгрузившегося» таким образом базового шасси (числителя в формуле давления). Не используют движитель эвакокапсулы и как средство самовытаскивания ТС как транспортного комплекса (ни передним, ни задним ходом). Все это определяет недостаточно высокие тактико-технические (технико-эксплуатационные) возможности (характеристики) как способа-прототипа, так и соответствующего устройства.
Задачей (проблемой), на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение тактико-технических возможностей наземного транспортного средства (комплекса) с бортовой самоходной эвакокапсулой: при необходимости, временно
- повышать проходимость на бездорожье;
- выполнять тяговые функции неработоспособного движителя базового шасси движителем эвакокапсулы,
причем в обоих эксплуатационных случаях - без каких-либо дополнительных устройств, только за счет заявляемой совокупности существенных признаков в части последовательности действий материальными средствами над материальными объектами.
Технический результат в соответствии с поставленной задачей достигается за счет того, что в способе временного повышения проходимости наземного транспортного средства с базовым шасси и самоходной эвакокапсулой, при котором эвакокапсулу, состыкованную с базовым шасси посредством стыковочного устройства, опускают, посредством бортовых технических средств, до контакта движителя эвакокапсулы с грунтом, согласно заявляемому изобретению, при контакте движителя эвакокапсулы с грунтом, не отстыковывая эвакокапсулу от базового шасси, включают указанный движитель в работу.
Технический результат достигается также за счет дополнительных существенных признаков (при сформулированной выше основной совокупности существенных признаков) способа:
- движители эвакокапсулы и базового шасси могут включать (приводить в действие) в одинаковых скоростных режимах работы (Это обусловливает теоретически нулевую скорость эвакокапсулы относительно базового шасси, позволяя свести к минимуму фактические юз и буксование, обусловленные указанной относительной скоростью);
- движитель эвакокапсулы могут включать (приводить в действие) в режиме создания силы тяги в направлении от стыковочного устройства (Это обеспечивает тяговую силу на корпусе эвакокапсулы в направлении от базового шасси, что необходимо, с позиций заявляемого способа, для увеличения суммарной силы тяги и самовытаскивания транспортного средства прямым ходом);
- движитель эвакокапсулы могут включать (приводить в действие) в режиме создания силы тяги в направлении к стыковочному устройству (Это - способ, альтернативный предыдущему частному способу (Это обеспечивает тяговую силу на корпусе эвакокапсулы в направлении к базовому шасси, что, в частности, необходимо, с позиций заявляемого способа, для увеличения суммарной силы тяги и самовытаскивания транспортного средства задним ходом);
- при любой из вышеуказанных совокупностях признаков (основной и дополнительных) движитель эвакокапсулы могут включать в дополнение силы его тяги к силе тяги движителя базового шасси (Это существенно повышает возможности движения транспортного средства в тяжелых дорожных условиях и самовытаскивания транспортного средства);
- при любой из вышеуказанных совокупностях признаков (основной и дополнительных), за исключением второго, движитель эвакокапсулы могут включать при отключенном движителе базового шасси и, соответственно, нулевой тяги последнего, с возможностью транспортировки базового шасси посредством движителя эвакокапсулы и стыковочного устройства (Это позволяет продолжать движение транспортного средства в аварийном режиме, характеризуемом неисправностью движителя и/или силовой установки базового шасси).
Среди известных способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат, что обусловливает наличие у заявляемого способа квалификационного признака «мировой уровень новизны».
При всей свое краткости формулировки, отличительный существенный признак заявляемого способа, суть которого - в прерывании операции отделения эвакокапсулы на этапе ее опускания в крайнее нижнее положение, и досрочном включении движителя, необычен, не был очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники. Это убедительно демонстрирует «техническое изящество», очевидную оригинальность, в конечном счете - изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.
Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает, прежде всего, из того же богатейшего опыта создания и эксплуатации сочлененных наземных ТС (комплексов) - с позиций создания основной и дополнительной тяговых сил, и транспортных вилочных подъемников - с позиции обеспечения фиксации и подъема/опускания тел.
Подробнее сущность изобретения раскрывается в приведенном ниже примере реализации с бронированным транспортным средством (комплексом) с передним расположением самоходной («самобеглой») эвакокапсулы» и иллюстрируется упрощенными (схематическими) чертежами, на которых представлено:
1
на фиг. 1 - наземное транспортное средство (комплекс), вид сбоку в транспортном положении с поднятой эвакокапсулой, где F - сила тяги, создаваемая движителем и силовой установкой базового шасси;
2
на фиг. 2 - наземное транспортное средство (комплекс), вид сбоку в транспортном положении с опущенной, но неотстыкованной от базового шасси эвакокапсулой, при одновременной работе (в общем случае) движителей базового шасси и эвакокапсулы, вид сбоку, где F - сила тяги, создаваемая движителем и силовой установкой эвакокапсулы, F - суммарная сила тяги;
на фиг. 3 - наземное транспортное средство (комплекс) в режиме эвакуации эвакокапсулы с базового шасси, а именно - съезда эвакокапсулы с базового шасси с предварительными опусканием его на вилочном захвате вертикально вниз колесами на грунт и расстыковки, вид сбоку.
Устройство для осуществления заявляемого способа принципиально не отличается от обозначенного выше прототипа и представляет собой, например, наземное транспортное средство (комплекс), содержащее базовое шасси 1 с корпусом 2, моторно-трансмиссионной (энергетической) установкой 3 и движителем 4 в составе ходовой части (здесь - колесной 4×4), а также полностью установленную на базовом шасси 1 в крайней части корпуса 2 (передней - носовой, как в данном примере, или задней - кормовой) и соединенной с базовым шасси 1, посредством стыковочного устройства (узла) 5 механической, электрической и иной взаимосвязи и др. средств фиксации (позициями не обозначены), самоходную эвакокапсулу 6. Последняя снабжена собственными корпусом 7, моторно-трансмиссионной (энергетической) установкой 8 и движителем 9 в составе ходовой части (в данном примере - тоже колесной 4×4).
Крайняя (передняя - на фиг. 1-3 правая) часть корпуса 2 базового шасси 1, служащая опорой эвакокапсуле 6, выполнена в виде вилочного захвата 10, минимум с левым и правым клыками 11 и возможностью подъема (см. фиг. 1) и опускания (см. фиг. 2) посредством направляющих 12 и силового привода 13. Движители 9, являющиеся опорными элементами (в данном примере - ведущие колеса) эвакокапсулы 6, расположены в продольных вертикальных плоскостях вдоль клыков 11 вилочного захвата 10 (слева и справа от них). Предусмотрены возможность вывешивания движителя 9, в том числе (по меньшей мере) на высоту заданного дорожного просвета или на более высоком уровне в верхнем положении вилочного захвата 10 (см. прототип) и возможность опоры на грунт 14 плюс продольного перемещения относительно вилочного захвата 10 в нижнем положении последнего (см. фиг. 3), вплоть до схода с клыков 11. То есть предусмотрена возможность автономного отделения эвакокапсулы 6 от базового шасси 1 своим ходом, посредством элементов 5, 7-13 и прочего бортового оборудования (см. фиг. 3).
Устройство работает (функционирует) следующим образом.
1
2
В исходном (нормальном) состоянии транспортного средства (комплекса) эвакокапсула находится в поднятом положении, при котором силы тяги F, создаваемой только постоянно находящимся в контакте с грунтом 14 движителем 4 с приводом от работающей установки 3 (сила тяги F), достаточно для преодоление сопротивления движению, и/или при достаточной опорной (несущей) проходимости по слабым грунтам, ее движитель 9 вывешен над грунтом 14 и, соответственно, не создает силы тяги (сила тяга F=0), и вообще в этом режиме нет никакой необходимости подводить мощность от установки 8 к движителю 9 (см. фиг. 1), ибо это еще не режим эвакуации.
Заявляемый способ временного повышения проходимости наземного транспортного средства с базовым шасси 1 и самоходной эвакокапсулой 6, представляющий в данном примере его осуществления собственно фрагмент работы (функционирования) ТС, заключается в следующей последовательности операций.
1
В случае недостаточности силы тяги F, создаваемой только постоянно находящимся в контакте с грунтом 14 движителем 4 (сила тяги F), для преодоление сопротивления движению, и/или при недостаточной опорной (несущей) проходимости по слабым грунтам, эвакокапсулу 6, состыкованную с базовым шасси 1 посредством стыковочного устройства 5 и др. фиксаторов, опускают, посредством бортовых технических средств 10-13, до контакта движителя 9 эвакокапсулы с грунтом 14. Главное, что при контакте движителя 9 эвакокапсулы 6 с грунтом 14, не отстыковывая эвакокапсулу 6 (то есть не выключая устройство 5 и не расфиксируя эвакокапсулу 6 вообще) от базового шасси 1, включают движитель 9 в работу, подводя к нему мощность от установки 8.
1
2
1
2
Тогда совместная работа движителей 4 и 9, создающих силы тяги F и F, соответственно, обеспечивает повышенную суммарную силу тяги F=F+F, способствуя преодолению повышенного дорожного сопротивления, а также опорной (несущей) проходимости через снижение давления на грунт. Аналогично известным дополнительным движителям (колесным, гусеничным, шнековым и т.д.) упомянутым в обзоре аналогов и временно вводимым, при необходимости повышения проходимости, в контакт с грунтом. Однако, в данном случае движитель 9 эвакокапсулы 6 уже как минимум двухфункционален, что принципиально отличает его от таких аналогов.
Рассмотрим дополнительные существенные признаки заявляемого способа и, соответственно, не обязательные (частные варианты), но рациональные, усиливающие положительный технический результат (тактико-технические или технико-эксплуатационные возможности).
1
2
Движители эвакокапсулы 6 и базового шасси 1 включают в одинаковых скоростных (по модулю и направлению) режимах работы (либо в на фиг. 2 право - движение транспортного средства передним ходом, либо влево - задним ходом. Тогда силы F и F сонаправлены и отсутствует относительная скорость шасси 1 и эвакокапсулы 6 во избежание существенного буксования/юза.
2
2
Движитель 9 эвакокапсулы 6 включают в режиме создания силы тяги F в направлении от стыковочного устройства 5 (на фиг. 2 - вправо). При этом устройство 5 эвакокапсулы 6 на базовом шасси 1 (совместно с др. фиксаторами) должен выдерживать дополнительную продольную нагрузку F для удержания корпуса 7 эвакокапсулы 6 в исходном состоянии. При отключенном от установки 3 (неработающем) движителе 4 это будет режим транспортировки/вытаскивания шасси 1 за счет движителя 9 и установки 8 эвакокапсулы 6 передним ходом.
2
Движитель 9 эвакокапсулы 6 включают в режиме создания силы тяги F в направлении к стыковочному устройству 5 (на фиг. 2 - влево). При отключенном от установки 3 (неработающем) движителе 4 это будет режим транспортировки/вытаскивания шасси 1 за счет движителя 9 и установки 8 эвакокапсулы 6 задним ходом.
1
Описанный заявляемый способ, разумеется, не исключает характерный режим эксплуатации ТС - эвакуацию экипажа в эвакокапсуле 6 своим ходом. В этом режиме после принудительного опускания клыков 11 с эвакокапсулой 6 до контакта движителя 9 с грунтом 14 и перед включением движителя 9 в работу от установки 8, разъединяют (отключают) стыковочное устройство 5 (и др. фиксаторы корпуса 7). А базовое шасси 1, по возможности, тормозят или создают силу тяги F, направленную в сторону от устройства 5 и эвакокапсулы 6 (включают задний ход). Тогда эвакокапсула 6 перемещается вдоль клыков 11 (на фиг. 3 - вправо) и покидает базовое шасси 1, продолжая движение самостоятельно, за счет установки 8 и движителя 9.
Описанные примеры конкретного варианта способа и устройства для его осуществления не исключают других возможных вариантов в рамках заявляемой совокупности существенных признаков (см. формулу изобретения).
Использование изобретения позволяет повысить тактико-технические возможности наземного транспортного средства (комплекса) с бортовой самоходной эвакокапсулой (при необходимости, временно повышать проходимость на бездорожье или временно выполнять тяговые функции неработоспособного движителя базового шасси движителем эвакокапсулы), причем без каких-либо дополнительных устройств, только за счет заявляемой совокупности существенных признаков в части последовательности действий материальными средствами над материальными объектами.