RU2093407C1

RU2093407C1 - Aerosleigh-amphibia

Info

Publication number: RU2093407C1
Application number: RU95122431A
Authority: RU
Inventors: В.А. Швилкин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Авиационный научно-технический комплекс им.А.Н.Туполева
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: aerosleigh-amphibia has boat-ski and body installed on boat-ski by means of shock absorbing members. Body has cab and engine compartment with engine and propeller enclosed in protective ring and coupled with engine. Cab and engine compartment are hinge-connected by means of two brackets secured at equal height on rear wall of cab at its sides. Cab is connected with boat-ski by means of two longitudinal rigid tie-rods inclined relative to horizontal and arranged in parallel to each other and to plane of symmetry of aerosleigh-amphibia. Front ends of tie-rods are hinge-connected with rear wall of cab at its sides. Rear ends of tie-rods are hinge-connected with stern of boat-ski and cross inclined rigid tie-rod one end of which is hinge-connected with cab bottom at one side, and other end is hinge-connected with boat-ski at opposite side. Aerosleigh-amphibia has two additional longitudinal shock absorbing members by means of which rear wall of cab at its sides is coupled with boat-ski. It is expedient to arrange longitudinal tie-rods in one plane with center of mass of cab and arrange cross inclined tie-rod in vertical cross plane passing through center of body mass. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к транспорту и касается конструирования аэросаней-амфибий. The invention relates to transport and for the construction of snowmobile amphibians.

Известны аэросани-амфибия, содержащие лодку-лыжу и установленный на ней с помощью амортизирующих элементов корпус, включающий кабину и моторный отсек с двигателем и связанным с ним движителем в виде воздушного винта, заключенного в защитное кольцо (см. Осташов В.Г. И др. Глиссирующие снегоходы-амфибии. Новосибирск, 1991, с.6-8, 70). Amphibian snowmobiles are known, containing a ski boat and a hull installed on it with the help of shock absorbing elements, including a cabin and an engine compartment with an engine and an associated propulsion unit in the form of a propeller enclosed in a protective ring (see Ostashov V.G. et al. Gliding Amphibious Snowmobiles, Novosibirsk, 1991, pp. 6-8, 70).

Однако, известные аэросани-амфибия обладают пониженными эксплуатационными качествами. However, well-known amphibian snowmobiles have reduced performance.

Технический результат от внедрения описываемого изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств аэросаней-амфибии. The technical result from the implementation of the described invention is to improve the performance of a snowmobile-amphibian.

Этот технический результат достигается тем, что у аэросаней-амфибии, содержащих лодку-лыжу и установленный на ней с помощью амортизирующих элементов корпус, включающий кабину и моторный отсек с двигателем и связанным с ним движителем в виде воздушного винта, заключенного в защитное кольцо, кабина и моторный отсек соединены между собой шарнирно с помощью двух кронштейнов, закрепленных на одинаковой высоте на задней стенке кабины у ее бортов, а кабина соединена с лодкой-лыжей с помощью двух продольных параллельных друг другу и плоскости симметрии аэросаней-амфибии, наклонных к горизонтали жестких тяг, передние концы которых соединены шарнирно с задней стенкой кабины у ее бортов, а задние их концы соединены шарнирно с кормовой частью лодки-лыжи, и поперечной наклонной жесткой тягой, один конец которой шарнирно соединен с днищем кабины со стороны одного борта, а другой конец шарнирно соединен с лодкой-лыжей с противоположного борта, при этом аэросани-амфибия снабжены двумя дополнительными амортизирующими элементами, с помощью которых задняя стенка кабины по ее бортам взаимосвязана с лодкой-лыжей. This technical result is achieved in that for an amphibian snowmobile containing a ski boat and a hull installed on it with the help of shock absorbing elements, including a cabin and an engine compartment with an engine and an associated propulsion device in the form of a propeller enclosed in a protective ring, a cabin and the engine compartment is pivotally interconnected using two brackets fixed at the same height on the rear wall of the cabin at its sides, and the cabin is connected to the ski boat using two longitudinal parallel to each other and plane s sled amphibian mimetry, horizontal inclined rigid rods, the front ends of which are pivotally connected to the rear wall of the cabin at its sides, and their rear ends are pivotally connected to the stern of the ski boat, and a transverse inclined rigid rod, one end of which is pivotally connected to the bottom the cab from one side and the other end is pivotally connected to the ski boat from the opposite side, while the amphibian snowmobile is equipped with two additional shock-absorbing elements with which the rear wall of the cabin along its sides is interconnected associated with boat-ski.

Кроме того у таких аэросаней-амфибии целесообразно продольные тяги располагать в одной плоскости с центром масс кабины, а поперечную наклонную тягу целесообразно размещать в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через центр масс корпуса. In addition, for such amphibian snowmobiles, it is advisable to arrange longitudinal thrusts in the same plane as the center of mass of the cabin, and it is advisable to place transverse inclined thrusts in the vertical transverse plane passing through the center of mass of the body.

На фиг.1 показан боковой вид описываемых аэросаней-амфибии; на фиг.2, то же, вид сверху; на фиг.3 разрез А-А фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б фиг.1; на фиг. 5 динамическая схема подвески аэросаней-амфибии в продольной плоскости; на фиг. 6 схема подвески кабины, являющаяся схемой подсистемы, изображенной на фиг.5; на фиг.7 схема подвески моторного отсека, являющаяся схемой другой подсистемы, изображенной на фиг.5. Figure 1 shows a side view of the described snowmobile amphibian; figure 2, the same top view; figure 3 section aa of figure 1; figure 4 section BB of figure 1; in FIG. 5 dynamic layout of the suspension of a snowmobile amphibian in the longitudinal plane; in FIG. 6 is a cab suspension diagram, which is a subsystem diagram of FIG. 5; Fig.7 scheme of the suspension of the engine compartment, which is a diagram of another subsystem shown in Fig.5.

Аэросани-амфибия представляют собой лодку-лыжу 1, на которой посредством пяти вертикально расположенных амортизирующих элементов 2 и трех жестких наклонных тяг 3 и 4 установлен корпус 5, содержащий кабину 6 и моторный отсек 7. Кабина и моторный отсек соединены между собой шарнирно посредством кронштейнов 8, закрепленных на задней стенке 9 кабины 6 у ее бортов. Силовая задняя стенка 9 кабины 6 одновременно выполняет роль противопожарной перегородки, которая отделяет кабину 6 от моторного отсека 7. The amphibian snowmobile is a ski boat 1 on which, through five vertically arranged shock absorbing elements 2 and three rigid inclined rods 3 and 4, a housing 5 is installed, comprising a cabin 6 and an engine compartment 7. The cabin and the engine compartment are articulated by means of brackets 8 mounted on the rear wall 9 of the cabin 6 at its sides. The power rear wall 9 of the cabin 6 simultaneously serves as a firewall, which separates the cabin 6 from the engine compartment 7.

Кабина 6 установлена с помощью одного носового и двух средних амортизирующих элементов 2. Носовой амортизирующий элемент находится в плоскости симметрии аэросаней-амфибии, а два средних амортизирующих элемента 2 установлены у бортов кабины 6 и соединены непосредственно с задней стенкой 9 кабины. Cabin 6 is installed using one bow and two middle shock absorbing elements 2. The bow shock absorbing element is in the plane of symmetry of the snowmobile-amphibian, and two middle shock absorbing elements 2 are installed at the sides of the cabin 6 and are connected directly to the rear wall 9 of the cabin.

Кабина 6 взаимосвязана с лодкой-лыжей 1 также посредством двух наклонных к горизонтали продольных жестких тяг 3 и одной поперечной наклонной к горизонтали жесткой тягой 4. Продольные тяги 3 параллельны друг другу и плоскости симметрии аэросаней-амфибии. Передние концы этих тяг шарнирно связаны с задней стенкой 9 кабины 6 у ее бортов, а задние концы тяг шарнирно соединены с лодкой-лыжей у ее кормовой оконечности. При этом продольные тяги 3 находятся в одной плоскости с центром масс кабины (ЦМ1). Поперечная наклонная жесткая тяга 4 одним концом шарнирно присоединена к днищу кабины 6 у одного ее борта, а другим концом шарнирно связана с лодкой-лыжей со стороны ее противоположного борта. При этом тяга 4 расположена в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через центр масс ЦМ корпуса, т.е. через суммарный центр масс кабины 6 и моторного отсека 7. Cabin 6 is interconnected with the ski boat 1 also by means of two longitudinal rigid rods 3 inclined to the horizontal and one rigid lateral horizontal rods inclined to the horizontal 4. The longitudinal rods 3 are parallel to each other and to the plane of symmetry of the snowmobile-amphibian. The front ends of these rods are pivotally connected to the rear wall 9 of the cabin 6 at its sides, and the rear ends of the rods are pivotally connected to the ski boat at its aft end. In this case, the longitudinal rods 3 are in the same plane with the center of mass of the cabin (TsM1). A transverse inclined rigid draft 4 at one end is pivotally attached to the bottom of the cabin 6 at one of its sides, and at the other end it is pivotally connected to the ski boat from the side of its opposite side. At the same time, the thrust 4 is located in a vertical transverse plane passing through the center of mass of the body CM, i.e. through the total center of mass of the cabin 6 and the engine compartment 7.

Шарнирные узлы крепления каждой тяги представляют собой, например, пространственные (шаровые) шарнирные соединения, имеющие резиновые вкладыши (на чертеже не показаны) и предназначенные для компенсирования пространственных перемещений тяги при взаимных движениях лодки-лыжи 1, кабины 6 и моторного отсека 7, а также для уменьшения уровня вибраций и шума в кабине 6. The hinged attachment points of each thrust are, for example, spatial (ball) hinge joints having rubber inserts (not shown in the drawing) and designed to compensate for the spatial displacements of the thrust during mutual movements of the ski boat 1, cabin 6 and engine compartment 7, as well as to reduce vibration and noise in the cab 6.

В отсеке 7 расположены двигатель 10 внутреннего сгорания с редуктором, радиатор, топливный бак и выхлопная система (на чертеже не показаны). Двигатель 10 и все агрегаты (на чертеж не показаны) установлены на моторной раме 11, соединенной с кабиной 6 шарнирно через два кронштейна 8. Двигатель 10 редуктором связан с движителем в виде воздушного винта 12, размещенного на выходном валу редуктора. Винт 12 заключен в аэродинамическое защитное кольцо 13. Последнее жестко соединено с рамой 11 посредством системы тяг 14, а через два кормовых амортизирующих элемента 2 соединено с кормовой оконечностью лодки-лыжи 1. Таким образом отсек 7 представляет собой жесткую систему с центром масс ЦМ2, опирающуюся спереди на два кронштейна 8, а сзади на кормовые амортизирующие элементы 2. In the compartment 7 are an internal combustion engine 10 with a gearbox, a radiator, a fuel tank and an exhaust system (not shown in the drawing). The engine 10 and all the units (not shown in the drawing) are mounted on a motor frame 11 connected to the cab 6 articulated through two brackets 8. The motor 10 is connected by a gearbox to the propulsion device in the form of a propeller 12 located on the output shaft of the gearbox. The screw 12 is enclosed in an aerodynamic protective ring 13. The latter is rigidly connected to the frame 11 via a linkage system 14, and through two aft shock absorbing elements 2 is connected to the aft end of the ski boat 1. Thus, compartment 7 is a rigid system with a center of mass CM2, supported by front two brackets 8, and rear feed aft shock absorbing elements 2.

Двигатель и его агрегат закрыты съемными аэродинамическим обтекателями (на чертеже не показаны). The engine and its assembly are closed by removable aerodynamic fairings (not shown in the drawing).

Каждый из элементов 2 представляет собой, например, цилиндрическую витую пружину и соосный с ней гидравлический демпфер, шарнирно закрепленный концами соответственно на лодке-лыже 1 и кабине 6 или защитном кольце 13. Each of the elements 2 is, for example, a cylindrical coil spring and a coaxial hydraulic damper pivotally mounted by the ends respectively on a ski boat 1 and a cabin 6 or a protective ring 13.

При движении во время эксплуатации аэросаней-амфибии усилие, создаваемое винтом 12, передается на лодку-лыжу 1 через тяги 3, а также через носовой и кормовые амортизирующие элементы 2. During movement during operation of the amphibian snowmobile, the force created by the propeller 12 is transmitted to the ski boat 1 through thrusts 3, as well as through the bow and stern shock absorbing elements 2.

При поступательном движении по неровной трассе легкая лодка-лыжа 1 (ее масса составляет 15-20% от массы аэросаней-амфибии) подобно колесу автомобиля отслеживает рельеф трассы (или волн на воде), воспринимает ударные нагрузки от неровностей трассы и передает их с временным и фазовым запаздыванием и редукцией на кабину и моторный отсек. When translating along an uneven track, the light ski boat 1 (its mass is 15-20% of the mass of the amphibian snowmobile), like a car wheel, tracks the relief of the track (or waves on the water), perceives shock loads from the roughness of the track and transfers them with temporary and phase delay and reduction to the cab and engine compartment.

При этом вертикальные усилия, действующие на носовую часть лодки-лыжи, вызывают лишь колебания кабины 6, а силы, приходящие в кормовую часть - колебания отсека 7. In this case, the vertical forces acting on the bow of the ski boat cause only oscillations of the cabin 6, and the forces coming to the stern cause oscillations of the compartment 7.

В случае осуществления поворотов боковые силовые нагрузки передаются на лодку-лыжу 1 с помощью усилий в тяге 4, пары сил в тягах 3 и усилий в средних и кормовых амортизирующих элементах 2. In the case of corners, lateral power loads are transmitted to the ski boat 1 using forces in the link 4, a pair of forces in the links 3 and the forces in the middle and stern shock absorbing elements 2.

Уровень динамического нагружения конструкции аэросаней-амфибии и вибрационного и шумового комфорта в кабине 6 в первую очередь определяется динамическими нагрузками в продольной вертикальной плоскости. The level of dynamic loading of the design of the snowmobile-amphibian and vibrational and noise comfort in the cabin 6 is primarily determined by dynamic loads in the longitudinal vertical plane.

Динамическая схема, поясняющая принцип работы частично независимой упругодемпферной подвески кабины 6 и отсека 7 аэросаней-амфибии в продольной вертикальной плоскости, представлена на фиг.5. Жесткости К пружин амортизирующих элементов являются одинаковыми. Жесткость продольной тяги Кт на два порядка выше жесткости амортизирующего элемента. Если в первом приближении пренебречь связью кабины 6 и отсека 7 по перерезывающим усилиям, тогда можно рассматривать подвески кабины и моторного отсека как независимые подсистемы I (фиг.6) и II (фиг.7). A dynamic diagram explaining the principle of operation of a partially independent elastic-damper suspension of the cabin 6 and the amphibian snowmobile compartment 7 in a longitudinal vertical plane is shown in FIG. 5. The stiffnesses K of the springs of the shock absorbing elements are the same. The stiffness of the longitudinal traction Kt is two orders of magnitude higher than the stiffness of the shock-absorbing element. If, as a first approximation, we neglect the connection between the cabin 6 and the compartment 7 by cutting forces, then we can consider the suspension of the cabin and the engine compartment as independent subsystems I (Fig.6) and II (Fig.7).

Центр жесткости ЦЖ1 подсистемы I лежит посередине базы L1 на продолжении проекции продольной наклонной тяги 3. Совмещение центра масс кабины ЦМ1 с центром жесткости ЦЖ1 обеспечивает отсутствие динамической связи поступательных (в продольном и вертикальном направлениях) и угловых (приводящих к галопированию) колебаний и низкий уровень угловых колебаний кабины 6 при разгонах, торможениях и движении аэросаней-амфибии по неровной трассе. The center of stiffness ЦЖ1 of subsystem I lies in the middle of the base L1 on the projection of the longitudinal inclined draft 3. Combining the center of mass of the cabin ЦМ1 with the center of stiffness ЦЖ1 ensures the absence of dynamic coupling of translational (in the longitudinal and vertical directions) and angular (leading to galloping) oscillations and a low level of angular cabin 6 vibrations during acceleration, braking and movement of the snowmobile-amphibian along an uneven track.

Центр жесткости ЦЖ2 подсистемы II лежит на 2/3 базы L2 от средних амортизирующих элементов на проекции тяги 3. Высокое расположение центра масс ЦМ2 отсека 7 не позволяет устранить вертикальную составляющую эксцентриситета Е2 между центром масс ЦМ2 отсека 7 и центром ЦЖ2 жесткости подсистемы II, а поэтому уровень угловых колебаний отсека 7 при разгонах и торможениях будет относительно выше по величине, чем для кабины 6. Однако, в связи с уменьшением динамичности схемы с шарнирным соединением кабины 6 и отсека 7 по сравнению со схемой единого корпуса уровень этих колебаний будет незначительным, и, самое главное, эти колебания не будут передаваться кабине 6. The center of stiffness TsZh2 of subsystem II lies on 2/3 of the base L2 from the middle shock absorbing elements on the thrust projection 3. The high location of the center of mass of TsM2 of compartment 7 does not eliminate the vertical component of the eccentricity E2 between the center of mass of TsM2 of compartment 7 and the center of TsZh2 of rigidity of subsystem II, and therefore the level of angular vibrations of compartment 7 during acceleration and braking will be relatively higher in magnitude than for cab 6. However, due to the reduced dynamism of the circuit with a hinged connection between cab 6 and compartment 7 compared to the single enclosure circuit Level of these variations will be negligible, and, most importantly, these vibrations are not transmitted to the cab 6.

Уровень боковых динамических усилий на порядок меньше, чем уровень вертикальных, поэтому в схеме амортизации отсутствуют боковые амортизирующие элементы (кроме резиновых вкладышей в шарнирных узлах соединения жестких тяг). Совмещение вертикальной поперечной плоскости размещения поперечной наклонной жесткой тяги 4 с центром ЦМ масс корпуса позволяет устранить связь поступательных (боковых) и угловых колебаний (по рысканию) всего корпуса (кабина 6 + отсек 7) и обеспечить низкий уровень угловых колебаний по рысканию. The level of lateral dynamic forces is an order of magnitude lower than the level of vertical ones; therefore, there are no lateral shock-absorbing elements in the depreciation scheme (except for rubber inserts in the hinged joints of the rigid rods). The combination of the vertical transverse plane of the placement of the transverse inclined rigid rod 4 with the center of the CM of the mass of the body allows you to eliminate the relationship between the translational (lateral) and angular vibrations (yaw) of the entire body (cab 6 + compartment 7) and ensure a low level of angular oscillations in yaw.

Частично независимая подвеска основных масс корпуса приводит к минимуму пути передачи динамически сил, и, следовательно, она дает возможность облегчения силовой конструкции аэросаней-амфибии. Partially independent suspension of the bulk of the hull minimizes the transmission path of dynamically forces, and, therefore, it makes it possible to facilitate the power structure of the amphibian snowmobile.

Шарнирное соединение кабины 6 и отсека 7 существенно уменьшает передачу на конструкции в кабину 6 высокочастотных вибраций от работы двигателя, редуктора и винта 12, и, таким образом, улучшает вибрационный и шумовой комфорт в кабине 6. The hinged connection of the cabin 6 and the compartment 7 significantly reduces the transmission to the structure in the cabin 6 of high-frequency vibrations from the operation of the engine, gearbox and screw 12, and thus improves vibration and noise comfort in the cabin 6.

В аварийных ситуациях, особенно сопровождающихся пожаром, конструктивное расчленение корпуса аэросаней-амфибии на изолированные друг от друга кабину 6 и моторный отсек 7, соединенные между собой лишь шарнирными узлами, обеспечивает большую безопасность водителя и пассажиров. In emergency situations, especially when accompanied by a fire, the structural dismemberment of the amphibian snowmobile body into a cabin 6 and an engine compartment 7 isolated from each other, interconnected only by hinged assemblies, ensures greater safety for the driver and passengers.

Claims

1. An amphibious snowmobile, comprising a ski boat and a hull mounted on it with shock absorbing elements, comprising a cabin and an engine compartment with an engine and an associated propulsion device in the form of a propeller enclosed in a protective ring, characterized in that the cabin and engine compartment pivotally interconnected by two brackets fixed at the same height on the rear wall of the cabin at its sides, and the cabin is connected to the ski boat using two longitudinal parallel to each other and the plane of symmetry of the snowmobile-amphibians, horizontally rigid rods, the front ends of which are pivotally connected to the rear wall of the cabin at its sides, and their rear ends are pivotally connected to the stern of the ski boat, and a transverse inclined rigid rod, one end of which is pivotally connected to the bottom of the cabin from one side and the other end is pivotally connected to the ski boat from the opposite side, while the amphibian snowmobile is equipped with two additional shock absorbing elements, with the help of which the rear wall of the cabin along its sides is interconnected with the ski boat.

2. A snowmobile-amphibian according to claim 1, characterized in that the longitudinal rods are located in the same plane with the center of mass of the cabin, and the transverse inclined rod is placed in a vertical transverse plane passing through the center of mass of the body.