Способ защиты экипажа и оборудования наземного бронированного транспортного комплекса с колёсной самоходной обитаемой эвакокапсулой
Владельцы патента RU 2710867:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") (RU)
Изобретение относится к способу защиты экипажа наземного бронированного транспортного комплекса с самоходной обитаемой эвакокапсулой. Наземный бронированный транспортный комплекс содержит самоходную обитаемую эвакокапсулу (3). Эвакокапсула снабжена подвеской (5) с упругими и демпфирующими элементами и установлена с опорой колёсами на днище (2) корпуса базовой гусеничной машины (1). При движении комплекса задают жесткость (С′) колёсной ходовой части (4) эвакокапсулы (3) меньше жесткости (С) в режиме ее эвакуации с обездвиженной гусеничной машины (1). Одновременно задают коэффициент демпфирования (μ′) колёсной ходовой части (4) эвакокапсулы (3) больше коэффициента демпфирования (μ) колёсной ходовой части (4) эвакокапсулы (3) в режиме ее эвакуации с обездвиженной гусеничной машины (1). При этом предусмотрена возможность прогиба днища корпуса (2) последней (1) без полной выборки клиренса (Кк>0) эвакокапсулы (3) и пробоя ее подвески (5). Имеется ряд дополнительных совокупностей существенных признаков способа: могут уменьшать давление текучей среды, в частности воздуха, в шинах колëс (4) эвакокапсулы (3); могут оперативно регулировать давление текучей среды в шинах колëс (4) эвакокапсулы (3) в зависимости от дорожного профиля и скорости движения комплекса. Достигается повышение защищенности экипажа и оборудования наземного транспортного комплекса в боевых и иных чрезвычайных условиях. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к танкостроению, конкретно – к бронированным наземным транспортным комплексам, в частности, к их вибростойкости и противоминной их защите.
Для проведения антитеррористических или военных операций на застроенной местности применяют бронированные машины и транспортные комплексы [1. RU 2270111 C1, В60R 1/00, 20.02.2006; 2. RU 2405689 С2, В60R 1/00, 20.01.2010; 3. RU 2176199 C1, B60R 1/00, H04N 7/18, G08G 1/04, 27.11.2011].
При их поражении противником или ином выходе из строя оставшиеся в живых и раненые члены экипажей эвакуируются пешим порядком или несамостоятельно, с привлечением других, сторонних технических средств.
В последнее время наметилась компоновочная тенденция размещения всего экипажа в сильно бронированной капсуле [4. RU 2138004 C1, F41H 7/00, 20.09.1999; 5. Предшественник танка «Армата» / Андрей Васильев. URL: http://rufor.org/ showthread.thp?t=17609; RU 2274819 C1, F41H 7/00, 20.04.2006; 6. Виктор Баранец // «Комсомольская правда». URL: http://www.kp.md/daily/26381.4/ 3259466/?geoid=26].
Однако на таких машинах также не предусмотрено средств эвакуации экипажа кроме разного рода люков.
Намечаются перспективы устранения этого недостатка, в частности, с использованием опыта создания и успешного применения способа эвакуации «катапультирование» [7. Семенов А. Г. Концепция наземного транспортного комплекса с эвакокапсулой. – СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2017.– С. 98-124].
Поскольку катапульты авиационного типа для наземного транспорта практически непригодны по экономическим соображениям и проблемы запаса высоты, в настоящее время разрабатываются транспортные комплексы с так называемой «самобеглой эвакокапсулой» [7. Семенов А.Г. Концепция … – С. 171-240; 8. RU 2504728 C1. МПК F41H 7/00, 20.01.2014]. Суть концепции – выполнение эвакокапсулы в виде малогабаритного транспортного средства (со своими силовой установкой, трансмиссией, ходовой частью с движителем и системой управления), с образованием наземного транспортного комплекса «обитаемая машина в базовой машине».
В этих проектах, однако, как и для «одиночных» наземных транспортных средств, следует выделить проблему вибро- и противоминной защиты экипажа и оборудования. Особенно в отношении систем, где капсула установлена днищем на днище или иных частях базовой машины при вывешенных опорных элементах ходовой части (колëсах) [ 8; 9. Семенов А. Г. Наземный бронированный транспортный комплекс // Вестник Академии военных наук, № 3 (48), 2014. – С. 136-139; RU 2612070 C1. МПК F41H 7/00, 02.03.2017; 10. RU 2612070 C1. МПК F41H 7/00, 02.03.2017].
Известные же способы и устройства виброзащиты и противоминной защиты относятся только к подвескам одиночных машин и сиденьям экипажа, т.е. при подрессоривании рассматриваются двух- или трëхмассовые колебательные системы (корпус машины – сиденье – человек). В данном же случае транспортная система с эвакокапсулой представляет собой четырехмассовую систему – с подрессоренными массами «корпус базовой машины – корпус эвакокапсулы – сиденье – человек», с параметрами жесткости упругих элементов и демпфирования амортизаторов подвесок всех перечисленных масс, а также с возбуждающими воздействиями извне – со стороны опорной поверхности.
Так, известна противоминная защита сидений их подвесом не на днище, а к стенкам и/или крыше [11. RU 182110 U1, МПК B60N 2/42, 03.08.2018; 12. RU 2390440 C2, МПК B60N 2/42, 27.05.2010; 13. RU 2011152528 A, МПК F41H 7/00, 27.06.2013].
Известны колëсные ходовые части с управляемым давлением воздуха в шинах колëс [14. RU 76286 U1, МПК B60F 5/00, 20.09.2008; 15. RU 167642 U1, МПК B60C 23/00, 10.01.2017; 16. RU 2575314 C1, МПК B60B 9/00, B60K 17/00, B62D 63/00, 20.02.2016; 17. RU 2581903 C2, МПК B60C 23/00, 20.05.2015; 18. RU 2655102 C1, МПК B60C 23/08, B60C 23/06, B60C 23/00, 23.05.2018] и управляемыми подвесками (оперативное изменение упругих и/жëсткости и/или демпфирующих характеристик в зависимости от изменения внешних воздействий и условий, изменение клиренса) [19. RU 166778 U1, МПК B60G 17/04, 10.12.2016; 20. RU 2668479 C2, МПК B60G 17/015, B60G 17/017, 01.10.2018 ].
Наиболее близким к заявляемому изобретению-способу по назначению и совокупности существенных признаков (прототипом) является способ защиты экипажа и оборудования наземного бронированного транспортного комплекса с колëсной самоходной обитаемой эвакокапсулой, снабженной упругой подвеской и установленной с опорой колёсами на днище корпуса базовой гусеничной машины при положительном собственном клиренсе, от механических воздействий со стороны дорожных неровностей и фугасного воздействия при минном подрыве [21. RU 2617016 C1, МПК F41H 7/00, B62D 63/00, 19.04.2017].
В нем во всех эксплуатационных режимах, – и при нахождении эвакокапсулы на базовой гусеничной машине, и при самостоятельном движении на местности вне базовой гусеничной машины в порядке эвакуации, – жëсткость колëсной ходовой части эвакокапсулы постоянна (параметры подвески не меняют).
При минном подрыве, в принципе, не исключена возможность прогиба днища базовой машины с полной выборкой клиренса эвакокапсулы и пробоем еë подвески.
Переменные дорожные условия, главным образом при больших скоростях на неровной дороге с выраженным макропрофилем, также оказывают остаточное динамическое силовое воздействие (с учетом частичного виброгашения в ходовой части базовой машины и в колесной ходовой части эвакокапсулы), на корпус эвакокапсулы, а следовательно и на экипаж и на оборудование в ней, вследствие неоптимальности параметров ходовой части эвакокапсулы в транспортном режиме комплекса (колесная ходовая часть эвакокапсулы рассчитана по условиям самостоятельного движения на местности вне базовой машины, т.е. в режиме эвакуации.
Всë это обусловливает недостаточно высокие технико-эксплуатационные характеристики транспортного комплекса.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение защищенности (безопасности и живучести) экипажа наземного транспортного комплекса в боевых и иных чрезвычайных условиях, за счет снижения динамического воздействия на их организм со стороны как выраженных неровностей опорной поверхности (бездорожья), так и возможного фугасного воздействия противоднищевых мин.
Технический результат в соответствии с поставленной задачей достигается за счёт того, что в способе защиты экипажа наземного бронированного транспортного комплекса с колëсной самоходной обитаемой эвакокапсулой, снабженной подвеской с упругими и демпфирующими элементами и установленной с опорой колёсами на днище корпуса базовой гусеничной машины при положительном собственном клиренсе, от механических воздействий со стороны дорожных неровностей и фугасного воздействия при минном подрыве, согласно заявляемому изобретению, при движении комплекса задают жëсткость и коэффициент демпфирования подвески эвакокапсулы соответственно меньше и больше, чем в режиме еë эвакуации с обездвиженной гусеничной машины, с возможностью прогиба днища последней без полной выборки клиренса эвакокапсулы и пробоя еë подвески.
Технический результат достигается также за счёт дополнительных существенных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):
- могут уменьшать давление текучей среды, в частности воздуха, в шинах колëс эвакокапсулы и увеличивают сопротивление амортизаторов (Это наиболее эффективно в качестве средства снижения динамической нагрузки на экипаж в капсуле; неоптимальность таких параметров подвески капсулы для самостоятельного движения по грунту вне базовой гусеничной машины никакого значения не имеет, поскольку рассматривается режим нахождения капсулы на базовой гусеничной машине, самостоятельно перемещающейся по местности);
- могут оперативно регулировать давление текучей среды в шинах колëс эвакокапсулы в зависимости от дорожного профиля и скорости движения комплекса (Это наиболее эффективно в качестве средства изменения (снижения и повышения) жесткости, оптимизации оперативного задания нужных параметров подвески в условиях меняющихся дорожных условий).
Среди известных способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков. В то же время, именно за счёт последней достигается новый технический результат.
Для осуществления заявляемого способа пригодно известное устройство подвески (варианты) с переменной (управляемой) жесткостью и амортизаторами (22. Металлические, резиновые и пневматические элементы подвески. URL: https://znanieavto.ru/hodovaya/ uprugie-elementy-podveski-avtomobilej.html . Дата обращения: 06.06.2019).
Более подробно сущность изобретения раскрывается в приведённом ниже примере реализации и иллюстрируется чертежами, на которых представлено:
На чертеже показан транспортный комплекс, вид сбоку в транспортном положении, с размещением эвакокапсулы на днище корпуса базовой гусеничной машины, где:. F – динамическое воздействие (вертикальная сила) со стороны днища корпуса
базовой гусеничной машины, в составе наземного транспортного
комплекса, на колëса эвакокапсулы;
Кг – клиренс (дорожный просвет) базовой гусеничной машины,
в составе наземного транспортного комплекса;
Кк – клиренс (дорожный просвет) эвакокапсулы с колесной ходовой частью,
в составе наземного транспортного комплекса;
1 – базовая гусеничная машина, в составе наземного транспортного комплекса; 2 – днище корпуса базовой гусеничной машины (1); 3 – эвакокапсула, в составе наземного транспортного комплекса; 4 – колëса (с пневматическими шинами с регулируемым / управляемым давлением воздуха в них); 5 – подвеска колëс (4) эвакокапсулы (3), в данном примере – управляемая гидропневматическая (ГПП); 6 – система управления подвеской 5 колес 4 и/или давлением воздуха в шинах колëс 4; 7 – неровности дорожного профиля (бездорожья); 8 – противоднищевая мина.
Заявляемый способ защиты экипажа наземного бронированного транспортного комплекса с колëсной самоходной обитаемой эвакокапсулой 3, снабженной подвеской 5 с упругими и демпфирующими элементами (например, гидропневматической – ГПП, управляемой) и установленной с опорой колёсами 4 на днище 2 корпуса базовой гусеничной машины 1 при положительном собственном клиренсе Кк (клиренс базовой гусеничной машины 1 обозначен как Кг ), от механических воздействий со стороны дорожных неровностей 6 и фугасного воздействия при минном подрыве (мина 8), характеризуется тем, что при движении комплекса задают (одновременно):
- жëсткость С′ колëсной ходовой части (колëс 4 плюс подвески 5) эвакокапсулы 3 меньше жесткости C в режиме еë эвакуации с обездвиженной гусеничной машины 1;
- коэффициент (параметр) демпфирования (т.е. поглощения и рассеяния энергии внешнего воздействия на подвеску эвакокапсулы) μ′ (p′) колëсной ходовой части (колëс 4 плюс подвески 5) эвакокапсулы 3 коэффициента (параметра) демпфирования μ (p) в режиме еë эвакуации с обездвиженной гусеничной машины 1.
С возможностью прогиба днища 2 последней без полной выборки клиренса Кк эвакокапсулы 3 и пробоя еë подвески 5:
С′ < С , μ′ (p′) > μ (p)
где:
С′ – разово уменьшенная (в сравнении с величиной С) или оперативно регулируемая (управляемая) жесткость подвески 5 колëс 4 эвакокапсулы 3 в режиме установки колëсами 4 на днище 2 корпуса базовой гусеничной машины 1;
С – оптимальная жесткость подвески 5 колëс 4 эвакокапсулы 3 в режиме самостоятельного движения по грунту вне базовой гусеничной машины 1, т.е. в режиме эвакуации экипажа;
μ′ (p′) – разово уменьшенный (в сравнении с величиной μ (p)) или оперативно регулируемый (управляемый) коэффициент (параметр) подвески 5 колëс 4 эвакокапсулы 3 в режиме установки колëсами 4 непосредственно или опосредованно др. элементами на днище 2 корпуса базовой гусеничной машины 1;
μ (p) – оптимальный коэффициент (параметр) демпфирования подвески 5 колëс 4 эвакокапсулы 3 в режиме самостоятельного движения по грунту вне базовой гусеничной машины 1, т.е. в режиме эвакуации экипажа.
Как один из частных примеров, уменьшают, посредством системы управления 6, давление текучей среды, в частности воздуха, в шинах колëс 4 эвакокапсулы 3.
Как дугой частный пример, оперативно регулируют, опять же посредством системы управления 6, давление текучей среды в шинах колëс 4 эвакокапсулы 3 в зависимости от дорожного профиля 7 и скорости движения комплекса (т.е. гусеничной машины 1).
В частности, возможно и применение известных гидроамортизаторов с использованием магнитореологического эффекта.
Система управления 6 (ручная, полуавтоматическая, автоматическая) и принцип еë функционирования принципиально не отличаются от известных. На их входе – сигналы от экипажа (вкл./выкл. режимов – «транспортный», «эвакуация» и др.) и датчиков ускорения (учет силы F как функции воздействия со стороны дорожных неровностей 7 и поражающих факторов мины 8, причем через подвеску гусеничной ходовой части машины 1 и еë днище 2).
Использование изобретения позволяет повысить безопасность и живучесть экипажа и оборудования в бронированной обитаемой эвакокапсуле наземного транспортного комплекса в боевых и иных чрезвычайных условиях, за счет большей вибростойкости и лучшей противоминной защиты.
1. Способ защиты экипажа и оборудования наземного бронированного транспортного комплекса с колесной самоходной обитаемой эвакокапсулой, снабженной подвеской с упругими и демпфирующими элементами и установленной с опорой колёсами непосредственно или опосредованно на днище корпуса базовой гусеничной машины при положительном собственном клиренсе, от механических воздействий со стороны дорожных неровностей и фугасного воздействия при минном подрыве, отличающийся тем, что при движении комплекса задают жесткость и коэффициент демпфирования подвески эвакокапсулы соответственно меньше и больше, чем в режиме ее эвакуации с обездвиженной гусеничной машины, с возможностью прогиба днища последней без полной выборки клиренса эвакокапсулы и пробоя ее подвески.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что уменьшают давление текучей среды, в частности воздуха, в шинах колëс эвакокапсулы и увеличивают сопротивление амортизаторов.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что оперативно регулируют давление текучей среды в шинах колëс эвакокапсулы в зависимости от дорожного профиля и скорости движения комплекса.
