RU64140U1 - Вездеход-амфибия - Google Patents

Abstract

Предлагаемые вездеходы-амфибии могут быть использованы в качестве пассажирского или грузового транспорта в условиях бездорожья, заболоченной местности, водных препятствий, глубокого снега. Вездеход-амфибия представляет собой корпус, опирающийся на колеса с шинами низкого давления, приводимые от двигателя внутреннего сгорания через механическую или гидравлическую трансмиссию, снабженный гребным винтом для движения по воде и лебедкой самовытаскивания. Техническое решение позволяет использовать вездеходы-амфибии для обслуживания геологических партий, для проведения спасательных операций во время стихийных бедствий, для путешествий в экстремальных условиях. Существенным преимуществом предлагаемой конструкции является минимальное повреждение поверхностного слоя почвы вследствие низкого давления шин на грунт.

Description

Проблема освоения необжитых территорий, отдаленных от мегаполисов, портов, железных дорог, автомагистралей является очень сложной задачей. Например, в обширных регионах Дальнего востока, Сибири и Крайнего Севера Российской Федерации очень слабо развита сеть железных дорог и автомобильных дорог с твердым покрытием.

Если обратить внимание на то, что в указанных регионах очень много различных водных участков местности (рек, озер, болот), а зимой, продолжающейся большую часть года, эти территории покрыты толстым слоем рыхлого снега, то станет ясно, что транспорт, предназначенный для эксплуатации в этих регионах должен обладать проходимостью, как на суше, так и на воде вне зависимости от времени года.

В настоящее время в этих регионах используются колесные и гусеничные транспортные средства высокой проходимости. Выполняя полезную работу, эти машины одновременно наносят трудновосполнимый экологический ущерб, разрушая поверхностный слой грунта, особенно в тундре.

Истощение мировых запасов полезных ископаемых на материках обращают внимание геологов на неудобные с точки зрения, как разведки, так и эксплуатации месторождения, находящиеся в так называемых "переходных" зонах, т.е. в районах, где постоянно приходится преодолевать то водные, то "твердые" пространства.

Спасение людей в районах стихийных бедствий (ураганы, цунами, затопление населенных пунктов при подъеме уровней рек) представляет очень большую сложность в связи с тем, что не существует "универсального" транспорта одинаково хорошо преодолевающего и пересеченную местность и водные преграды.

В связи с отмеченными обстоятельствами разработка и создание амфибийных машин высокой проходимости, движители которых оказывают минимальное воздействие на поверхностный слой почвы, не нанося экологического ущерба, является весьма актуальной.

существуют проекты вездеходов на шинах низкого давления с колесными формулами 4×4, 6×4, 6×6 (патенты RU 2042561 C1, RU 2042562 C1, RU 2140363 C1). Существуют также фирмы, выпускающие в небольших количествах вездеходы на шинах низкого давления ("Трэкол", "Альткам", "Нива-бронто").

Выпускаемые в настоящее время вездеходы выполняются, либо установкой серийных кузовов на рамы с ведущими мостами с

расширенной колеей под колеса с шинами низкого давления ("Нива-бронто", "Трэкол"), либо установкой специальных кузовов на рамы с установленными на них агрегатами ("Трэкол", Альткам").

К недостаткам подобных конструкций относятся следующие:

- относительно небольшой внутренний объем кузовов, не позволяющий разместить пассажиров и груз (например, оборудование для геологоразведочных партий или снаряжение для туристических путешествий). Поэтому груз приходится укладывать в прицепы, буксируемые вездеходами, что снижает их проходимость;

- увеличенный вес за счет суммарного веса кузова и рамы и, как следствие, ухудшение проходимости на слабых грунтах и болотах из-за повышенного давления на грунт, а на воде за счет снижения эффективности работы колес из-за большего их погружения.

Предлагаемый вездеход-амфибия, показанный на фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4 (вариант) предназначен для перевозки пассажиров в условиях бездорожья по твердому грунту, заболоченной местности, снегу, водным преградам (реки, озера, прибрежные районы морей), перевозок вахтовых бригад при проведении строительных работ в труднодоступных районах, работ по обслуживанию нефтепромыслов, проведения геологоразведки, а также выполнения спасательных операций в районах стихийных бедствий (наводнения, снежные лавины, селевые потоки), путешествий в экстремальных условиях (приполярные и заполярные районы, пустыни) с обеспечением максимального комфорта для экипажа и пассажиров.

На фиг.1 показаны виды вездехода-амфибии: сбоку, сверху, спереди и сзади.

На фиг.2 показано разделение вездехода-амфибии на объемы в разрезе, на плане и в сечении.

На фиг.3 показан механический силовой привод вездехода-амфибии.

На фиг.4 показан вариант силового привода вездехода-амфибии с гидрообъемной передачей.

На фиг.5 показан вариант вездехода-амфибии с "ломающейся рамой".

Вездеход-амфибия представляет собой склепанный из листов легких металлов корпус 1, опирающийся через рычажную подвеску с упругими элементами и амортизаторами автомобильного типа 2 на колеса с шинами низкого давления 3. Корпус состоит из центральной

части 4, расположенной между колесами, и задней более широкой части 5, расположенной над колесами и выполняющей наряду с функцией размещения пассажиров так же и функцию крыльев, защищающих кузов от брызг. Передние колеса закрыты сверху крыльями 6, выполняющими помимо своего основного назначения - защиты от брызг, так же и функцию площадок для посадки в кабину водителя и пассажирский салон через двери 7, открывающиеся вверх (подобно крыльям птицы). Площадки, образуемые крыльями 6 могут использоваться при проведении спасательных операций (например при наводнениях) так же как и дверь 8, расположенная в задней части корпуса и предназначенная для погрузки грузов. Возможно использование площадок, образуемых крыльями 6 при проведении кино-фотосъемки. Для обеспечения безопасности, находящихся на крыльях людей площадки по своему периметру могут быть огорожены поручнями.

Количество осей (и соответственно колес) выбирается в зависимости от необходимой грузоподъемности вездехода-амфибии. Для получения максимальной проходимости все колеса должны быть приводными. Поворот вездехода-амфибии может осуществляться или синхронным поворотом колес передних и задних осей при неподвижных средних (первая и четвертая у 4-осного вездехода или первая, вторая и четвертая, пятая у 5-осного вездехода т.п.) или поворотом колес передних осей при неподвижных задних (первая и вторая у 4-осного вездехода или первая, вторая, третья у 5-осного вездехода-амфибии и т.п.). Возможен так же поворот по принципу "ломающейся рамы", когда передняя и задняя части вездехода поворачиваются друг относительно друга в горизонтальной плоскости вокруг шарнира 9, расположенного в центре вездехода-амфибии с помощью гидроцилиндров 10, как показано на фиг.5.

Продольная и поперечная жесткость корпуса обеспечивается сочетанием шпангоутов и стрингеров (по аналогии с конструкцией корабельных корпусов), состоящих из профилей, приклепанных к листам обшивки корпуса. Днище корпуса 11 имеет V-образную форму, позволяющую при большой толщине слоя рыхлого снега вытеснять его от центра корпуса в стороны, обеспечивая более надежный контакт протекторов шин с опорной поверхностью колеи. Передний 12 и задний 13 свесы корпуса имеют наклон, выполненный с подъемом вперед и назад соответственно, позволяющий вездеходу-амфибии при наезде на препятствие, превышающее дорожный просвет, преодолеть его.

Необходимость этих свесов особенно актуальна в случае выхода вездехода-амфибии из воды на лед, облегчая протекторам колес сцепление с поверхностью льда. У варианта, показанного на фиг.5, преодоление препятствий облегчается возможностью разгрузки передней оси вездехода-амфибии и даже ее подъема с помощью троса 14, получающего натяжение от лебедки самовытаскивания 15 или с помощью еще одного гидроцилиндра в узле сочленения вездехода-амфибии "складывающего" переднюю и заднюю части вездехода-амфибии в вертикальной плоскости.

Внутреннее пространство корпуса (фиг.2) разделено на несколько объемов, каждый из которых имеет свое функциональное назначение. Объем 16 предназначен для установки рулевого управления, радиаторов охлаждения двигателя, аккумуляторов и лебедки самовытаскивания. Объем 17, заключенный между полом и дном вездехода-амфибии служит для размещения агрегатов трансмиссии (раздаточных коробок, редукторов главных передач, карданных передач) и кроме того выполняет функцию отопления салона за счет прохода теплого воздуха от охлаждения двигателя ("теплый пол"). Объем 18 представляет собой кабину водителя с размещением органов управления 19, сидений 20 и двигателя с коробкой передач, размещенного под капотом 21. Объемы 22 и 23 представляют собой спальные помещения, каждый из которых рассчитан на размещение четырех человек, причем два человека размещаются на полках 24, расположенных в пространстве корпуса между колесами вездехода-амфибии, а двое других в карманах корпуса 25, расположенных над колесами и являющихся одновременно крыльями над ними. Объем 26 представляет собой сантехническую кабину, с установленными в ней умывальником и унитазом. Объем 27 представляет собой кухню с размещенной в ней электрической или газовой плиткой и баком для воды.

Силовой привод вездехода-амфибии, показанный на фиг.3, состоит из дизельного или карбюраторного двигателя 28 с автоматической или механической коробкой передач 29, карданной передачи 30, передающей крутящий момент на раздаточную коробку 31, имеющую управляемую муфту отключения ее переднего фланца, соединенного с карданным валом 32, передающим крутящий момент на редуктор 33, вала 34, передающего крутящий момент на гребной винт 35. Задний фланец раздаточной коробки 31 соединен с фланцем входного вала раздаточной коробки 36, имеющей двухступенчатую передачу,

нейтральное положение и блокируемый дифференциал. Фланец переднего выходного вала раздаточной коробки 36 соединен через карданный вал 37 с фланцем входного вала раздаточной коробки 38, имеющей такую же конструкцию, что и раздаточная коробка 38. Фланцы выходных валов раздаточной коробки 38 соединены с фланцами первого 39 и второго 40 ведущих мостов при помощи карданных валов 41 и 42. Передача крутящего момента от ведущих мостов к колесам 43 осуществляется через валы с шарнирами равных угловых скоростей 44, причем один шарнир расположен на выходе вала из редуктора ведущего моста, а другой при входе в колесный редуктор 45, закрепленный на рычаге подвески. Фланец заднего выходного вала раздаточной коробки 36 соединен через карданный вал или шарнир с фланцем входного вала раздаточной коробки 46, имеющей такую же конструкцию, что и раздаточная коробка 36. Передача крутящего момента от раздаточной коробки 46 к колесам третьего и четвертого мостов осуществляется также как и от раздаточной коробки 38. В связи с тем, что при движении по пересеченной местности накат, необходимый для переключения передач механической коробки в большинстве случаев отсутствует, предпочтительнее автоматическая коробка передач или коробка передач с переключением передач без разрыва потока мощности.

При движении вездехода-амфибии по грунту в раздаточной коробке 31 выключен привод переднего фланца выходного вала. При этом крутящий момент от нее передается к раздаточной коробке 36 (в которой может быть включена одна из двух ее передач) и с помощью ее дифференциала делится поровну между раздаточными коробками 38 и 46, в которых должны быть включены либо первые, либо вторые передачи и дифференциалы которых также делят крутящие моменты пополам и раздают их по ведущим мостам и дальше на колеса. Если колеса одной или нескольких осей попадают на скользкий грунт, что приводит к их буксованию, то для преодоления этого участка трассы можно заблокировать любой из дифференциалов раздаточных коробок, либо все дифференциалы одновременно. После преодоления труднопроходимого участка трассы необходимо разблокировать дифференциалы, чтобы не создавать лишней нагрузки на элементы трансмиссии. При движении по воде нужно включить муфту переднего фланца выходного вала, передав крутящий момент через редуктор 33 и вал 34 на гребной винт 35. При этом в раздаточной

коробке 36 должна быть включена нейтральная передача. В случаях когда необходима совместная работа колес и гребного винта (например при вылезании вездехода-амфибии из воды на берег или льдину, то в раздаточной коробке 31 должна быть включена пониженная передача. Для того, чтобы не повредить винт при движении по суше предусмотрен принудительный подъем редуктора с гребным винтом в надводное положение.

Механическая трансмиссия может быть полностью или частично заменена гидрообъемным приводом, позволяющим плавно изменять крутящий момент на ведущих колесах вездехода-амфибии в соответствии с изменяющимся характером местности. На фиг.4 показан гидромеханический привод, отличающийся от показанного на фиг.3 тем, что вместо коробки передач на двигателе установлен гидронасос с регулируемым крутящим моментом 47, передающий давление через распределитель 48 гидромоторам 49 и 50 (или два гидронасоса, каждый из которых питает жидкостью "свой" гидромотор) передающим крутящий момент раздаточным коробкам 38 и 46, которые в свою очередь передают крутящий момент ведущим мостам в соответствии со схемой, показанной на фиг.4. Привод гребного винта 35 осуществляется от гидромотора 51, подключенного к гидромагистрали распределителя 48. Привод лебедки самовытаскивания 15 может так же осуществляться от гидромотора, подключенного к гидромагистрали распределителя 48.

Claims (2)

1. Вездеход-амфибия, содержащий корпус, склепанный из листов легких металлов и разделенный на объемы, каждый из которых предназначен для выполнения определенных функций, в том числе для размещения агрегатов, размещения экипажа, отопления салона, кают, оборудованных спальными местами, санузла и кухни, опирающийся через упругую подвеску на колеса с шинами низкого давления, имеющий в качестве силового агрегата двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что передача крутящего момента от двигателя к главным передачам ведущих мостов осуществляется через коробку передач, карданные передачи и раздаточные коробки, расположенные последовательно, причем первая раздаточная коробка имеет один принудительно отключаемый выходной фланец, соединенный с редуктором, выходной фланец которого соединен с валом, приводящим во вращение гребной винт, а второй выходной фланец соединен с входным фланцем второй раздаточной коробки, имеющей двухступечатую передачу и блокируемый дифференциал, выходные фланцы которой соединены с входными фланцами третьей и четвертой раздаточных коробок, имеющих такую же конструкцию, что и вторая раздаточная коробка.

2. Вездеход-амфибия по п.1, отличающийся тем, что его корпус разделен на две части, которые могут поворачиваться относительно друг друга вокруг шарнира, установленного между ними с помощью гидроцилиндров в горизонтальной плоскости для осуществления поворота и в вертикальной плоскости для облегчения преодоления препятствий.