Амфибийное транспортное средство
Владельцы патента RU 2587190:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Минобороны России (RU)
Изобретение относится к области амфибийных корпусных машин и касается конструкций колесных и гусеничных плавающих машин. Амфибийное транспортное средство содержит корпус, гусеничный или колесный движитель, маршевый двигатель и газоотвод отработавших газов маршевого двигателя. Днище корпуса имеет продольные бортики. Выходной конец газоотвода отработавших газов расположен в носовой части корпуса и направлен вниз таким образом, чтобы отработавшие газы создали под днищем корпуса газовую подушку, удерживаемую от растекания бортиками. Достигается снижение сопротивления движению по воде, уменьшение осадки на воде корпуса, снижение расхода топлива при движении по воде, исключение нагрева наружных поверхностей корпуса отработавшими газами двигателя, тем самым снизив тепловую заметность машины. 1 ил.
Изобретение относится к области плавающих (амфибийных) корпусных машин и может быть использовано в конструкции колесных и гусеничных плавающих машин как военного, так и коммерческого назначения.
Известны амфибийные транспортные средства, способные преодолевать водные преграды на плаву [1], и система выпуска отработавших газов их двигателя, отводящая отработавшие газы в атмосферу.
Как известно, корпус большинства плавающих машин имеет плоское днище без сужений в носовой и кормовой части, что отрицательно сказывается на водоходных качествах машины из-за высокого гидравлического сопротивления формы корпуса. Отвод отработавших газов, имеющих достаточно высокую энергию, производится, как правило, в верхней части корпуса, что отрицательно сказывается на тепловой заметности машины.
Недостатками данной конструкции являются:
- существенное гидравлическое сопротивление движению по воде, создаваемое неровностями и элементами конструкции на днище корпуса;
- большая часть энергии сгорания топлива теряется с отработавшими газами двигателя;
- высокая тепловая заметность вследствие больших температурных контрастов между элементами корпуса, нагретыми отработавшими газами, и водной гладью.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является плавающая машина [2], имеющая в составе корпус, кожухи в виде съемных каркасов, закрепленных на корпусе и закрывающие собой гусеничный движитель, и газопровод с клапанами. На плаву машины кожухи образуют замкнутое пространство, заполненное воздухом, что выполняет функции поплавков. При работающем двигателе через выхлопные каналы и газопровод в эти полости подаются отработавшие газы, которые создают избыточное давление, чем повышается остойчивость и запас плавучести.
Недостатком данной конструкции, кроме описанного выше, является повышение тепловой заметности машины, так как отработавшие газы нагревают поверхность кожухов как при использовании машины на суше, так и на плаву. Кроме того, при использовании гусеничного движителя на плаву большая часть газов из-под кожуха будет увлекаться нижней ветвью гусеничного обвода и выбрасываться в задней части машины, восполнить которую выхлопными газами двигателя не представляется возможным. Аналогичное явление характерно и при использовании колесного движителя на плаву. Таким образом, в случае использования гусеничного или колесного движителя на плаву, технический результат, направленный на повышение остойчивости и плавучести машины в движении, становится недостижим. Кроме того, увлекаемая гусеничным обводом или протектором колеса смесь воды с газами имеет меньшую плотность (в сравнении однородной жидкостью), что значительно снижает эффективность движителя.
Технический результат направлен на приобретение возможности более полно использовать энергию сгорания отработавших газов двигателя амфибийной машины с целью создания воздушной подушки под днищем машины на плаву, что позволяет:
- увеличить скорость движения машины за счет снижения гидравлического сопротивления движению по воде и уменьшения осадки корпуса;
- увеличить запас плавучести;
- увеличить запас хода по воде;
- увеличить кпд движения;
- снизить тепловую заметность.
Технический результат достигается тем, что отвод отработавших газов двигателя транспортного средства производится в носовую часть корпуса под днище, тем самым создается и удерживается бортиками днища газовая подушка, что позволяет снизить сопротивление движению машины по воде, уменьшить осадку корпуса транспортного средства, исключить нагрев наружных поверхностей корпуса машины отработавшими газами двигателя, снизив тепловую заметность машины.
Отличительными признаками от прототипа является:
- наличие на днище корпуса бортиков, расположенных вдоль корпуса, препятствующих выходу газов со стороны бортов корпуса;
- отвод отработавших газов производится под днище транспортного средства в носовую часть корпуса.
На фиг. 1 показан чертеж амфибийного транспортного средства.
Работа амфибийного транспортного средства заключается в следующем. Нагретые и сжатые отработавшие газы из выпускного коллектора двигателя попадают в газоотвод 1, выходной конец которого расположен в носовой части корпуса машины. С помощью газоотвода отработавшие газы двигателя закачиваются под днище корпуса машины 2, охлаждаются и образуют газовую подушку. Образованная газовая подушка снижает сопротивление движению по воде, повышает запас плавучести машины. Для препятствия утечки газов из-под днища к гусеничным (колесным) движителям служат продольные бортики 3. Выход излишков газа из газовой подушки осуществляется в кормовой части корпуса. Снижение тепловой заметности достигается охлаждением водой отработавших газов двигателя.
Газовая подушка, создаваемая под днищем корпуса, значительно снизит сопротивление движению машины, уменьшит осадку корпуса, что увеличит скорость движения, запас плавучести и снизит расход топлива на плаву. Для создания газовой подушки подается сжатый газ в носовой части днища корпуса, который увлекаемый потоком воды при движении машины растекается по площади днища к кормовой части, где имеет выход в атмосферу. В качестве сжатого газа используются отработавшие газы двигателя, имеющие достаточно высокое давление. Таким образом, производится утилизация неиспользуемой энергии отработавших газов, направленная на улучшение водоходных свойств (ходкости, запаса плавучести, сопротивления движению по воде и др.), что увеличивает кпд движения машины в целом. Кроме того, отвод отработавших газов под днище машины и смешивание их с водой обеспечивает их охлаждение, исключает нагрев наружных (видимых) поверхностей корпуса, что снижает тепловую заметность машины. При этом конструкция газоотвода и бортиков не оказывают значительного влияния на геометрическую проходимость транспортного средства и трудоемкость его технического обслуживания.
Таким образом, описанная конструкция транспортного средства за счет отвода энергии отработавших газов двигателя под днище корпуса и направления газов по направляющим желобам, образованным продольными бортиками, позволяет увеличить скорость плава машины, запас плавучести, запаса хода по воде, кпд движения путем снижения гидравлического сопротивления движению и уменьшения осадки корпуса, а также снизить тепловую заметность охлаждением отработавших газов водой. В результате этого повышается эффективность преодоления транспортным средством водных преград на плаву и его использования в боевых условиях посредством увеличения показателей подвижности на плаву и снижения тепловой заметности.
Источники информации
1. Пат. 1196331 Российская Федерация, МПК 4 B66D 3/26, В60K 11/06, B60F 3/00. Трактор-амфибия [Текст].
2. Пат. 2171749 Российская Федерация, МПК 4 B60F 3/00, F41H 7/00. Плавающая машина [Текст].
Амфибийное транспортное средство, содержащее корпус, гусеничный или колесный движитель, маршевый двигатель и газоотвод отработавших газов маршевого двигателя, отличающееся тем, что днище корпуса имеет продольные бортики, выходной конец газоотвода отработавших газов расположен в носовой части корпуса и направлен вниз таким образом, чтобы отработавшие газы создали под днищем корпуса газовую подушку, удерживаемую от растекания бортиками.
