RU2270103C1 - Способ повышения живучести плавающей машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к военной технике, в частности к плавающим машинам. Сущность изобретения заключается в том, что подачу выхлопных газов силовой установки в полости установленных снаружи машины кожухов производят посредством управляемых впускных и выпускных клапанов. В случае прямолинейного движения машины подачу выхлопных газов в полости кожухов правого и левого бортов производят равномерно, а в случае поворота - регулируют ее таким образом, чтобы давление в полостях со стороны поворота и с противоположной стороны соответственно уменьшалось или увеличивалось пропорционально квадрату скорости машины и обратно пропорционально радиусу ее поворота.

Description

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно - к способам повышения живучести плавающих машин, предназначенных для использования в боевых действиях и различных видах обеспечения в качестве боевых машин (танки, БМП, БТР и др.), транспортных машин (бронетранспортеры, бронеавтомобили и др.), специальных машин (тягачи, эвакуационные машины и др.), а также медицинских машин.

Известные плавающие машины содержат корпус, силовую установку, силовую передачу и движитель, благодаря чему обладают хорошей живучестью, прежде всего подвижностью и защитой экипажа как от воздействия огневых средств противника, так и от поражающих факторов оружия массового поражения (прежде всего у машин с бронированным корпусом). Описание этих машин можно найти в книгах: А.Н.Латухин "Противотанковое вооружение". М.: Воениздат, 1974, с.8-26; Мостовенко В.Д. "Танки". М.: Воениздат, 1958. Серьезным недостатком этих машин является трудность переправы через водные преграды, усугубляемая избыточным весом из-за бронированного корпуса. Поэтому живучесть их в процессе переправы через водные преграды существенно снижается.

Для переправы машин через водные преграды используются различные способы и средства, позволяющие повысить их живучесть: способы и средства для переправы своим ходом по дну; десантные переправочные средства; способы и средства для обеспечения самостоятельной переправы за счет собственной плавучести.

Известен способ повышения живучести бронированных машин при переправе их через водные преграды путем оборудования подводных переправ для движения бронеобъектов своим ходом по дну (см., например, книгу "Танк Т-72А". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая (часть вторая), М.: Воениздат, 1989. с.170-199). Данный способ имеет следующие недостатки: глубина преодолеваемых водных преград с твердым дном не более 5 м, крутизна берегов не более 20°, скорость течения воды не более 2 м/с, ширина водной преграды не более 1 км, время на подготовку бронеобъекта к переправе достигает 1-1,5 часа. Кроме того, участок переправы должен быть предварительно разведан водолазами, разминирован и обозначен; должны быть организованы береговая и водные спасательные службы; весь участок переправы машин по дну имеет ряд характерных демаскирующих признаков, связанных с отсутствием автономности переправляемых по дну машин. Совокупность перечисленных недостатков переправы боевых машин по дну своим ходом обусловливает практически редкую применимость этой переправы.

Известны паромные переправы, которые обеспечивают гусеничные самоходные паромы, представляющие собой две плавающие гусеничные машины, общей грузоподъемностью на плаву до 50 т (см., например, Пляскин В.Я. и др. "Инженерное обеспечение общевойскового боя". М.: Воениздат, 1972, 31 с.). Для обеспечения указанной грузоподъемности гусеничный самоходный паром, состоящий из правого и левого полупаромов, содержит понтоны большого объема, представляющих крупную мишень для огневых средств противника. Поэтому живучесть переправляемых таким способом машин является низкой.

Известен способ повышения живучести бронированных машин, в частности, отечественных плавающих боевых машин пехоты (см., например, "Боевая машина пехоты БМП-1". Техническое описание и инструкция по эксплуатации, М.: Воениздат, 1979, с.5-31), содержащих корпус и связанные с ним силовую установку, силовую передачу и движитель. Этот способ заключается в обеспечении машины собственной плавучестью, позволяющей ей самостоятельно преодолевать водные преграды вплавь без какой-либо продолжительной и кропотливой технической подготовки. Размеры надводной части этой машины существенно меньше соответствующих размеров гусеничных самоходных паромов, что обеспечивает повышение ее живучести.

Кроме водоходных качеств, она обладает хорошей проходимостью по мягким деформируемым грунтам высокой влажности и способностью преодолевать другие виды препятствий на местности, что особенно важно при входе в воду и выходе из нее, поскольку уменьшается время пребывания машины в этом положении. Однако запас плавучести и остойчивость этой машины малы, что ограничивает ее возможности в маневрировании, ведении огня на плаву и способствует возникновению качки, которая может повлечь за собой местные разрушения корпуса вследствие динамических перегрузок его элементов от ударов волн, а также повреждения и потерю оборудования машины, расположенного снаружи корпуса. Кроме того, длительная по времени качка часто вызывает у членов экипажа и десанта болезненное физиологическое состояние. Особенно опасна качка при использовании машины для перевозки раненых и больных. При этом наиболее опасна бортовая качка.

Известен также способ повышения живучести плавающих машин (см., например, патент Российской Федерации №2171749 с приоритетом от 08.02.2000 г.), заключающийся в установке снаружи машины кожухов, соединенных с ее корпусом с возможностью образования открытых снизу полостей и подачи в эти полости выхлопных газов силовой установки. По сути технического решения этот способ является наиболее близким к заявляемому, то есть его базовым объектом, и принимается за прототип.

Введение кожухов и оборудование с их помощью полостей, открытых снизу, и подача в них выхлопных газов силовой установки позволяют повысить плавучесть и остойчивость машины, что в свою очередь обеспечивает повышение ее грузоподъемности, эффективности огня при стрельбе из положения "на плаву", а также повышение живучести машины при ее применении как на суше, так и на воде (за счет запаса плавучести, экранирования корпуса, снижения шума от работающих двигателя и движителя).

Однако при маневрировании плавающей машины в положении "на плаву" устойчивость ее на курсе, особенно при поворотах, повысилась недостаточно. Вместе с тем, при совершении поворотов на машину действуют дополнительные силы и моменты, вызывающие крен (см., например, А.П.Степанов "Плавающие машины", М.: Издательство "ДОСААФ", 1985, с.77-92). Так, например, воздействие на машину при поворотах центробежной силы, приложенной в центре тяжести, вызывает дополнительный крен машины в сторону борта, противоположного центру поворота, что резко снижает ее остойчивость в наиболее опасном направлении: в поперечной плоскости.

Задачей изобретения является повышение живучести плавающей машины.

Технический результат заключается в повышении ее остойчивости при поворотах.

Указанный технический результат достигается установкой снаружи машины кожухов, соединенных с ее корпусом с возможностью образования открытых снизу полостей и подачи в эти полости через выхлопные клапаны и газопроводы выхлопных газов силовой установки. При этом подачу выхлопных газов силовой установки в полости кожухов производят посредством управляемых впускных и выпускных клапанов, устанавливают в полостях кожухов начальное избыточное давление, при этом в случае прямолинейного движения машины подачу выхлопных газов в полости кожухов правого и левого бортов производят равномерно, а в случае поворота - регулируют ее таким образом, чтобы давление в полостях со стороны поворота и с противоположной стороны соответственно уменьшалось и увеличивалось пропорционально квадрату скорости машины и обратно пропорционально радиусу ее поворота.

Это позволяет создать относительно машины в поперечной плоскости дополнительный момент, равный по величине и противоположный по направлению моменту, создаваемому центробежной силой при повороте.

Реализация предлагаемого способа применительно к плавающим машинам (по патенту Российской Федерации №2171749) происходит следующим образом. При прямолинейном движении и малых наклонениях (на спокойной воде) с кожухами, установленными в рабочем положении, обеспечивается отсечка их внутренних полостей от атмосферы. Вместе с этим, благодаря связи этих полостей через впускные и выхлопные клапаны с выхлопным трактом двигателя силовой установки в них подаются выхлопные газы, в результате чего повышается давление выхлопных газов и в каждом кожухе устанавливается начальное избыточное давление и возникают силы, направленные вверх и повышающие плавучесть машины. Эти же силы обеспечивают создание моментов, действующих относительно корпуса машины встречно. При отсутствии колебаний в плоскости крена эти моменты уравновешивают друг друга, а при возникновении крена - обеспечивают появление стабилизирующего разностного момента. Благодаря этому остойчивость, плавучесть и живучесть машины повышаются. Кроме того, направление выхлопных газов в кожухи, а не в атмосферу снижает шум машины и обеспечивает повышение ее скрытности. При неработающем двигателе кожухи выполняют функции поплавков. Что также обеспечивает повышение и плавучести, и остойчивости.

Наличие кожухов не только не ограничивает движение на суше, но и создает дополнительные преимущества: кожухи в этом случае выполняют функции экранов, повышая живучесть машины при обстреле ее ракетами.

При совершении поворота и большом угле наклона, вызываемого действием центробежной силы, подачу выхлопных газов силовой установки в полости кожухов начинают регулировать, предварительно измерив скорость движения машины и определив необходимый (заданный) радиус ее поворота. При этом подачу выхлопных газов в полость, находящуюся со стороны поворота, уменьшают, а с противоположной стороны - увеличивают таким образом, чтобы давление в полостях со стороны поворота и с противоположной стороны соответственно уменьшалось и увеличивалось пропорционально квадрату скорости машины и обратно пропорционально радиусу ее поворота. Это необходимо для того, чтобы скомпенсировать действие центробежной силы, которая от квадрата скорости зависит прямо пропорционально, а от радиуса поворота - обратно пропорционально (см., например, А.П.Степанов "Плавающие машины", М.: Издательство "ДОСААФ", 1985, с.91). Полости понижения и повышения давления определяются исходя из того, что воздействие на машину центробежной силы вызывает крен машины в сторону борта, противоположного центру поворота (см. там же, с.87), то есть борта, противоположного стороне поворота.

Например, при необходимости совершения левого поворота центробежная сила будет вызывать крен машины в сторону правого борта. В этом случае подачу выхлопных газов в левую полость (под левый кожух) следует уменьшить, а в правую (под правый кожух) - увеличить (таким образом, чтобы давление в полостях со стороны поворота и с противоположной стороны соответственно уменьшалось и увеличивалось пропорционально квадрату скорости машины и обратно пропорционально радиусу ее поворота. Для этого на пульте управления поворотом вырабатываются сигналы, соответствующие выражениям: Ул=-КлV²/R, Уп=+КпV²/R,

где Ул и Уп - сигналы управления соответственно для левой и правой полостей; Кл и Кп - коэффициенты пропорциональности, учитывающие конструктивные особенности и характеристики управляемых впускных и выпускных клапанов, кожухов, силовой установки, органов управления; V - скорость движения плавающей машины; R - радиус поворота плавающей машины.

Сигнал управления Уп подается на открытие впускных клапанов правой полости, вследствие чего выхлопные газы из выхлопного тракта двигателя через выхлопные клапаны поступают в правую полость через впускные клапаны правой полости. Одновременно сигнал управления Ул с пульта управления подается на управляемые выпускные клапаны левой полости, в результате чего давлением воды снизу кожухов выхлопные газы будут вытесняться из них через выпускные клапаны в окружающую среду. Глубина погружения правого и левого бортов выравнивается, а крен машины, вызываемый действием центробежной силы, устраняется.

При совершении правого поворота центробежная сила будет вызывать крен машины в сторону левого борта. В этом случае подачу выхлопных газов в левую полость (под левый кожух) следует увеличить, а в правую (под правый кожух) - уменьшить (таким образом, чтобы давление в полостях со стороны правого борта, то есть со стороны поворота, и со стороны левого борта, то есть с противоположной стороны, соответственно уменьшалось и увеличивалось пропорционально квадрату скорости машины и обратно пропорционально радиусу ее поворота. На пульте управления поворотом для этого случая вырабатываются сигналы, соответствующие выражениям: Ул=+КлV²/R, Уп=-КпV²/R.

Таким образом, компенсация центробежной силы позволяет повысить устойчивость машины на повороте, что исключает появление опасного крена и возможности ее опрокидывания, уменьшает возможность проникновения в ее корпус воды, позволяет сохранить высокую скорость движения и обеспечивает тем самым повышение живучести машины как при совершении ею маневра, так и в процессе дальнейшей ее эксплуатации. Эффективность ее использования при преодолении водных преград повышается на 15-20%.

Claims (1)

1. Способ повышения живучести плавающей машины, включающий установку снаружи машины кожухов, соединенных с ее корпусом с возможностью образования открытых снизу полостей и подачи в эти полости через выхлопные клапаны и газопроводы выхлопных газов силовой установки, отличающийся тем, что подачу выхлопных газов силовой установки в полости кожухов производят посредством управляемых впускных и выпускных клапанов, устанавливают в полостях кожухов начальное избыточное давление, при этом в случае прямолинейного движения машины подачу выхлопных газов в полости кожухов правого и левого бортов производят равномерно, а в случае поворота - регулируют ее таким образом, чтобы давление в полостях со стороны поворота и с противоположной стороны соответственно уменьшалось или увеличивалось пропорционально квадрату скорости машины и обратно пропорционально радиусу ее поворота.