Шагающий болотоход

Полезная модель направлена на повышение проходимости и остойчивости на неосушенных болотах, улучшения передней обзорности из кабины, а также улучшение бокового внешнего вида.

Указанный технический результат достигается тем, что шагающий болотоход содержит корпус, подвижно соединенный с параллельно установленными двумя боковыми и центральной опорными лыжами, палубы которых в кормовой части оснащены прямолинейными направляющими, на которые через задние катки оперт корпус, а в носовой части оснащены овалообразными направляющими с помещенными в них передними катками, которые связаны с приводом механизма шагания, смонтированным на корпусе и состоящим из силовой установки, на ведущие полуоси которой установлены ведущие цепные звездочки, связанные с ведомыми цепными звездочками, установленными на правом и левом валах привода опор, на концах которых консольно установлены передние катки и цевочные звездочки конечной передачи, взаимодействующие с цевками овалообразных направляющих опорных лыж; а также установленный в подшипниках корпуса вал синхронизации, на концах которого установлены цепные звездочки синхронизации, правая и левая; и отличается тем, что ведущие цепные звездочки выполнены сдвоенными, с внутренними и наружными венцами, одни из которых, например, внутренние венцы, соединены посредством цепных передач с ведомыми звездочками правого и левого валов привода опорных лыж, а наружные венцы посредством цепных передач, отдельным контуром, соединены с соответствующими цепными звездочками синхронизации вала синхронизации. 3 илл.

Полезная модель относится к транспортным средствам высокой проходимости и может быть использована в шагающих болотоходных движителях, предназначенных для передвижения и выполнения различных работ на труднопроходимых неосушенных болотах, заболоченных грунтах и во внедорожных условиях.

Известно шагающее внедорожное транспортное средство, содержащее корпус, подвижно соединенный с параллельно установленными центральной и двумя боковыми опорными лыжами (понтонами). На палубе каждой боковой опорной лыжи, на ее корме, установлена задняя прямолинейная направляющая. На палубе центральной опорной лыжи, на ее корме, параллельно друг другу также установлены две задние прямолинейные направляющие. Задние направляющие центральной и боковых опорных лыж посредством задних катков соединены с корпусом. На палубе каждой боковой опорной лыжи, в ее носовой части, установлена овалообразная направляющая. На палубе центральной опорной лыжи, в ее носовой части, параллельно друг другу установлены две овалообразные направляющие. В овалообразные направляющие опорных лыж помещены передние катки корпуса, которые связаны с приводом механизма шагания. Привод механизма шагания смонтирован на корпусе. В состав привода механизма шагания входит силовая установка и трансмиссия от колесного трактора. Трансмиссия передает крутящий момент от дизельного двигателя силовой установки через задний дифференциал на ведущие полуоси, правую и левую. На ведущие полуоси вместо задних колес установлены ведущие цепные звездочки, соответственно, правая и левая. Каждая ведущая цепная звездочка посредством цепной передачи соединена с ведомой цепной звездочкой, правой и левой. Причем, правая ведомая цепная звездочка установлена на правом валу привода опорных лыж, а левая, соответственно, на левом валу привода опорных лыж. На концах правого и левого валов привода опорных лыж консольно установлены передние катки корпуса и цевочные звездочки конечной (цевочной) передачи, взаимодействующие с цевками опорных лыж. Цевки жестко закреплены в один ряд на каждой овалообразной направляющей, в ее центральной части, при этом шаг между цевками равен шагу цевочных звездочек конечной передачи. На правом и левом валах привода опорных лыж, в средней части, установлены по одной ведомой цепной звездочки и по одной цевочной звездочки синхронизации. Впереди силовой установки, на корпусе, в его верхней части, в подшипниках, установлен вал синхронизации, на концах которого закреплены цевочные колеса синхронизации, правое и левое. Цевочные колеса синхронизации входят в зацепление, соответственно, с правой и левой цевочными звездочками синхронизации (патент на полезную модель 59520 от 20.02.06 г., МПК B62D 57/02. Шагающее внедорожное транспортное средство / В.В.Родионов, М.Н.Сафронов, Н.Ф.Швец, Л.Ф.Коровицын, А.А.Петров. // 2006 г. - Бюл. 36).

Недостатком известного шагающего внедорожного транспортного средства является сложность конструкции привода его механизма шагания из-за наличия двух цевочных передач синхронизации, правой и левой, каждая из которых соединяет между собой вал синхронизации и вал привода опорных лыж и состоит из цевочного колеса синхронизации и цевочной звездочки синхронизации. Цевочные передачи синхронизации сложны по конструкции и трудоемки в изготовлении. Они также требуют точности регулировки зацепления и точности установки межцентрового расстояния между валом синхронизации и двумя валами привода опор.

К другим недостаткам шагающего внедорожного транспортного средства относятся большая масса и габариты по высоте передней части корпуса и установленных на нем в его верхней части узлов механизма шагания: вала синхронизации и двух цевочных колес синхронизации. Относительно большие массы передней части корпуса, вала синхронизации и цевочных колес синхронизации и высокое их расположение повышают общую массу машины и ее центр тяжести, что отрицательно сказывается на проходимости и остойчивости транспортного средства. Так, при повышении массы машины увеличивается ее осадка в грунт и сопротивление передвижению опор, при этом снижается тяговое усилие и проходимость. А при повышении центра тяжести устройства снижается его остойчивость на топком болоте.

Кроме того, передняя часть корпуса, цевочные колеса синхронизации и вал синхронизации, выступающие вверх, за пределы корпуса и капота силовой установки, снижают переднюю обзорность транспортного средства и ухудшают его боковой внешний вид.

Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому эффекту является шагающий болотоход, содержащий корпус, подвижно соединенный с параллельно установленными центральной и двумя боковыми опорными лыжами (понтонами). На палубе каждой боковой опорной лыжи, в ее кормовой части, установлена прямолинейная направляющая. На палубе центральной опорной лыжи, в ее кормовой части, напротив друг друга установлены две прямолинейные направляющие. На прямолинейные направляющие центральной и боковых опорных лыж через задние катки оперт корпус. На палубе каждой боковой опорной лыжи, в ее носовой части, установлена овалообразная направляющая. На палубе центральной опорной лыжи, в ее носовой части, напротив друг друга установлены две овалообразные направляющие. В овалообразные направляющие центральной и боковых опорных лыж помещены передние катки корпуса, которые связаны с приводом механизма шагания, смонтированным на корпусе. Привод механизма шагания состоит из силовой установки от колесного трактора и включает в себя задний дифференциал и задние ведущие полуоси, правую и левую, на которые вместо задних колес установлены ведущие цепные звездочки, соответственно, правая и левая. Каждая ведущая цепная звездочка посредством цепной передачи соединена с ведомыми цепными звездочками, правой и левой, установленными, соответственно, на правом и левом валах привода опорных лыж. На концах правого и левого валов привода опорных лыж консольно установлены передние катки корпуса и цевочные звездочки конечной передачи, взаимодействующие с цевками опорных лыж, установленными в один ряд в центре каждой овалообразной направляющей. На правом и левом валах привода опорных лыж, в их средней части, установлено по одной ведомой цепной звездочке. Тихоходные и наиболее нагруженные валы привода опорных лыж соединены между собой валом синхронизации, который установлен выше них в подшипниках корпуса. Причем на концах вала синхронизации, напротив каждой ведомой цепной звездочки, установлены цепные звездочки синхронизации, правая и левая, охватываемые, соответственно, правой и левой цепными передачами (патент на полезную модель 111831 от 29.06.11 г., МПК B62D 57/02. Шагающий болотоход / М.Н.Сафронов, В.А.Фонарюков, А.А.Петров, Н.Ф.Швец, Д.В.Гирин // 2011 г - Бюл. 36).

Недостатками шагающего болотохода (прототипа) являются:

- недостаточная проходимость на неосушенном болоте за счет относительно высокой массы машины, в частности, высокой массы корпуса и массы узлов привода механизма шагания (массы вала синхронизации с двумя цепными звездочками). При относительно высокой массе отдельных узлов и машины в целом повышается осадка ее опорных лыж в грунт на сильнодеформируемом основании, также повышается сопротивление грунта перемещению опорных лыж, в результате чего снижаются тяговое усилие и проходимость болотохода;

- недостаточная остойчивость на топком болоте при относительно высоком центре тяжести машины, обусловленном высоким габаритом корпуса в его передней части и высоким расположением узлов привода механизма шагания (вала синхронизации с двумя цепными звездочками);

- недостаточная передняя обзорность из кабины, обусловленная высоким расположением передней части корпуса и высокимо расположением установленных на корпусе вала синхронизации и двух цепных звездочек;

- плохой боковой внешний вид на переднюю часть корпуса и вал синхронизации с двумя цепными звездочками, которые значительно выступают вверх, за пределы овалообразных направляющих опорных лыж и за пределы капота силовой установки.

В основу полезной модели шагающего болотохода положены задачи:

- повышение проходимости машины на неосушенном болоте за счет снижения ее массы, в частности, массы корпуса и массы узлов привода механизма шагания (массы вала синхронизации с двумя цепными звездочками).

- повышение остойчивости машины на топком болоте за счет снижения ее центра тяжести, достигаемого путем уменьшения габаритной высоты корпуса машины в ее передней части и снижением высоты установки узлов привода механизма шагания (вала синхронизации с двумя цепными звездочками);

- улучшение передней обзорности из кабины и улучшение внешнего вида машины за счет уменьшения габаритной высоты ее корпуса в передней части и за счет снижения высоты установки вала синхронизации с двумя цепными звездочками.

Этот технический результат достигается тем, что в шагающем болотоходе, содержащем корпус, подвижно соединенный с параллельно установленными двумя боковыми и центральной опорными лыжами, палубы которых в кормовой части оснащены прямолинейными направляющими, на которые через задние катки оперт корпус, а в носовой части оснащены овалообразными направляющими с помещенными в них передними катками, которые связаны с приводом механизма шагания, смонтированным на корпусе и состоящим из силовой установки, на ведущие полуоси которой установлены ведущие цепные звездочки, связанные с ведомыми цепными звездочками, установленными на правом и левом валах привода опор, на концах которых консольно установлены передние катки и цевочные звездочки конечной передачи, взаимодействующие с цевками овалообразных направляющих опорных лыж; а также установленный в подшипниках корпуса вал синхронизации, на концах которого установлены цепные звездочки синхронизации, правая и левая; ведущие цепные звездочки выполнены сдвоенными, с внутренними и наружными венцами, одни из которых, например, внутренние венцы, соединены посредством цепных передач с ведомыми звездочками правого и левого валов привода опорных лыж, а наружные венцы посредством цепных передач, отдельным контуром, соединены с соответствующими звездочками вала синхронизации.

Полезная модель поясняется следующими чертежами, где:

на фиг.1 - шагающий болотоход; вид слева (центральная опорная лыжа приподнята над грунтом, боковые опорные лыжи установлены на поверхности грунта);

на фиг.2 - шагающий болотоход; вид спереди (боковые опорные лыжи приподняты над грунтом, центральная опорная лыжа установлена на поверхности грунта);

на фиг.3 - кинематическая схема привода механизма шагания; вид в плане.

Шагающий болотоход содержит корпус 1, установленный на двух параллельно расположенных напротив друг друга боковых опорных лыжах 2, и на смещенной в приводе перемещения (в приводе механизма шагания) относительно них на 180° центральной опорной лыже 3 (фиг.1-3). Каждая опорная лыжа 2, 3 выполнена в виде понтона. На каждой опорной лыже 2, 3 в носовой части смонтированы овалообразные направляющие 4, а в кормовой части - прямолинейные направляющие 5. При этом, на каждой боковой опорной лыже 2 установлено по одной овалообразной направляющей 4 и по одной прямолинейной направляющей 5, а на центральной опорной лыже 3 - по паре таких направляющих, которые расположены параллельно и напротив друг друга. В задней части шагающего болотохода его корпус 1 через задние катки 6 оперт на прямолинейные направляющие 5 (см. фиг.1, 2), а в передней части - через передние катки 7 оперт на овалообразные направляющие 4 (см. фиг.2, 3). Передние катки 7 помещены в направляющие 4 центральной и боковых опорных лыж 2, 3 и связаны с приводом механизма шагания, смонтированным на корпусе 1. Привод механизма шагания состоит из силовой установки 8 от колесного трактора, у которого демонтирован передний мост, а на задние полуоси 9, правую и левую, вместо задних колес установлены ведущие цепные звездочки 10, соответственно, правая и левая (см. фиг.1, 3). Каждая ведущая звездочка 10 выполнена сдвоенной и состоит из внутреннего и наружного венцов. Внутренние венцы звездочек 10 посредством цепных передач 11 соединены с ведомыми звездочками 12, правой и левой, установленными, соответственно на правом и левом валах 13 привода опорных лыж 2, 3 (см. фиг.2, 3). На концах правого и левого валов 13 консольно установлены передние катки 7 корпуса 1 и цевочные звездочки 14 конечной (цевочной) передачи, взаимодействующие с цевками 15, установленными в один ряд на каждой овалообразной направляющей 4, на ее продольной оси симметрии (см. фиг.1). Сзади силовой установки 8, в нижней части корпуса 1 (см. фиг.1, 2), в подшипниках, установлен вал синхронизации 16, на концах которого, напротив наружных венцов ведущих цепных звездочек 10, закреплены цепные звездочки синхронизации 17, правая и левая. Наружные венцы звездочек 10 посредством цепных передач 18 соединены со звездочками синхронизации 17 вала синхронизации 16 (см. фиг.1, 3).

Устройство работает следующим образом. В процессе передвижения шагающего болотохода перемещение его боковых и центральной опорных лыж 2, 3 осуществляется при вращении валов 13 привода опорных лыж 2, 3 с закрепленными на них цевочными звездочками 14 конечной передачи, контактирующими с цевками 15. Цевочные звездочки 14 конечной передачи передвигают носовые части опорных лыж 2, 3 на передних катках 7 корпуса 1 по овалообразным траекториям, соответствующим форме направляющих 4. При этом кормовые части опорных лыж 2, 3 перемещаются на задних катках 6 корпуса 1 по прямолинейным траекториям, соответствующим форме направляющих 5. При этом, валы 13 привода опорных лыж 2, 3 вращаются от силовой установки 8. При работе силовой установки 8 крутящий момент от нее передается на ее задние полуоси 9 и сдвоенные ведущие цепные звездочки 10. Цепные передачи 11, охватывающие внутренние венцы ведущих звездочек 10, вращают ведомые цепные звездочки 12, а вместе с ними и валы 13 привода опорных лыж 2 и 3. Цепные передачи 18, охватывающие наружные венцы ведущих звездочек 10, вращают звездочки синхронизации 17, а вместе с ними и вал синхронизации 16. Так как правый и левый валы 13 соединены между собой валом синхронизации 16 посредством цепных передач 11 и 18, то в процессе перемещения опорных лыж 2, 3, их поступательные скорости движения выравниваются. При этом не происходит забегание правой опорной лыжи относительно левой или наоборот, левой опорной лыжи относительно правой и не происходит их заклинивание в направляющих 4 и 5, несмотря на присутствие заднего дифференциала в конструкции силовой установки 8.

Выполнение ведущих цепных звездочек сдвоенными и установка вала синхронизации на корпусе в его нижней задней части, а также соединение цепных звездочек синхронизации с наружными венцами ведущих цепных звездочек, а ведомых цепных звездочек - с внутренними венцами ведущих звездочек, все это позволило, при обеспечении синхронизации поступательных скоростей движения боковых и центральной опорных лыж, достичь уменьшения габаритной высоты и массы корпуса в его передней части, а также уменьшения высоты установки и массы вала синхронизации с закрепленными на нем звездочками синхронизации. Габаритная высота корпуса уменьшена за счет изменения места расположения вала синхронизации, который по прототипу устанавливался на верхней передней части корпуса. При этом масса корпуса в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом снизилась примерно на 15%. Масса вала синхронизации в сборе с цепными звездочками синхронизации в заявленном устройстве снизилась в 2,4 раза по сравнению с прототипом, так как вал синхронизации установлен в соединении двух быстроходных и малонагруженных ведущих задних полуосей. В прототипе вал синхронизации соединял непосредственно между собой два тихоходных и сильно нагруженных ведомых вала привода опор.

Кроме того, в представленном техническом решении повысилась проходимость машины на неосушенном болоте, в частности, повысились ее тягово-сцепные свойства за счет снижения ее массы и, как следствие, за счет снижения осадки опорных лыж в грунт и, соответственно, за счет снижения силы сопротивления их передвижения грунту.

Также повысилась остойчивость шагающей машины при передвижении по топкому болоту за счет снижения ее центра тяжести (Ц.Т.), достигаемого путем уменьшения габаритной высоты корпуса машины в ее передней части и за счет снижения высоты установки узлов привода механизма шагания (вала синхронизации с двумя цепными звездочками).

Положительным эффектом заявляемого устройства является улучшение передней обзорности машины из ее кабины и улучшение бокового внешнего вида шагающего болотохода за счет уменьшения габаритной высоты его корпуса в передней части, а также снижения высоты установки вала синхронизации с двумя цепными звездочками и их установки в нижней задней части корпуса.

Сравнение общих видов и кинематических схем приводов механизмов шагания опорных лыж шагающих болотоходов по прототипу и по предлагаемой полезной модели приведены в приложении 1.

Проведенные в ЗАО «ТЭМЗ» испытания экспериментального образца шагающего болотохода, привод механизма шагания которого выполнен в соответствии с полезной моделью, показали работоспособность и надежность предлагаемой конструкции, в которой за счет изменения конструкции ведущих цепных звездочек задних полуосей и изменения места установки вала синхронизации снизились общая масса шагающего болотохода и осадка его опорных лыж в грунт, а также их сопротивление передвижению по грунту. Также понизился общий центр тяжести машины и повысилась ее остойчивость при движении по топким болотам. Кроме того, улучшились передняя обзорность и боковой внешний вид машины в целом.

В настоящее время в ЗАО «ТЭМЗ» разработан рабочий проект опытно-промышленного образца шагающего болотохода, в котором были воплощены все технические решения, отраженные в предложенной полезной модели.

Изготовление опытно-промышленного образца шагающего болотохода в соответствии с конструкцией заявляемого объекта по заказу экологической организации Западной Сибири планируется осуществить к весенне-летнему сезону 2013 г.

Шагающий болотоход, содержащий корпус, подвижно соединенный с параллельно установленными двумя боковыми и центральной опорными лыжами, палубы которых в кормовой части оснащены прямолинейными направляющими, на которые через задние катки оперт корпус, а в носовой части оснащены овалообразными направляющими с помещенными в них передними катками, которые связаны с приводом механизма шагания, смонтированным на корпусе и состоящим из силовой установки, на ведущие полуоси которой установлены ведущие цепные звездочки, связанные с ведомыми цепными звездочками, установленными на правом и левом валах привода опор, на концах которых консольно установлены передние катки и цевочные звездочки конечной передачи, взаимодействующие с цевками овалообразных направляющих опорных лыж, а также установленный в подшипниках корпуса вал синхронизации, на концах которого установлены цепные звездочки синхронизации, правая и левая, отличающийся тем, что ведущие цепные звездочки выполнены сдвоенными, с внутренними и наружными венцами, одни из которых, например внутренние венцы, соединены посредством цепных передач с ведомыми звездочками правого и левого валов привода опорных лыж, а наружные венцы посредством цепных передач, отдельным контуром соединены с соответствующими цепными звездочками синхронизации вала синхронизации.