CC BY
100
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ И КОМПЛЕКСОВ
УДК 629.114
В.В. Зеленов, сов. ген. директора, 8-903-840-51-69, [email protected],
Ю.А. Савенков, зам. ген. директора, 8-910-556-53-30, [email protected],
В.А. Кисляк, нач. отдела, (4872) 46-94-03, [email protected] (Россия, Тула, ГУП «КБП»)
МОБИЛЬНЫЕ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ СИСТЕМ ПВО НА БАЗЕ СОЧЛЕНЁННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН
Рассмотрена возможность использования сочленённого гусеничного тягача в качестве мобильной автономной платформы под перспективные образцы ПВО. В связи с возрастанием могугцества вооружения, монтируемого на шасси, выявлена необходимость проектирования адаптируемой системы подрессоривания звеньев СГМ, обеспечиваюгцей эффективное гашение энергии стрельбы, в том числе на ходу.
Ключевые слова: частота вынужденных колебаний, подрессоривание, интенсивность гашения колебаний в процессе стрельбы.
Актуальность вопроса освоения Арктики и опыт последних локальных войн требуют совершенствования военной техники, в частности зенитных ракетно-пушечных комплексов (ЗРПК) и мобильных платформ для их транспортирования [1, 2]. Современные средства радиолокационной разведки и наведения, беспилотные летательные аппараты, космические средства разведки направлены на быстрое обнаружение, вычисление и дальнейшее уничтожение средств ПВО противостоящих сторон [3].
Для систем ЗРПК приоритетны следующие направления: автономность (на одной платформе расположены боевой модуль, транспортно-заряжающий модуль (ТЗМ) и модуль управления), мобильность и проходимость (низкое давление на грунт (рис. 1, таблица), высокие динамические качества, передвижение на большие расстояния, обеспечивающие оперативную подвижность и огневую мощь ЗРПК. Сочленённые гусеничные машины (СГМ) использовались в Ираке. На вооружении армии Швеции более 10 лет сочленённый танк БТУ, вездеходы ВУ-206, ВУ-2068, бронированный вездеход ВУБЮ. Ведут подобные разработки Канада, Финляндия, Южная Корея, Сингапур. Российские аналоги СГМ: ДТ - 4П, -10П, -20П, -30П, -30ПМ со средним давлением гусениц на грунт Р0 = 200300 кПа.
3 5 10 20 30 50 100 200 300 400 Рг,кПа
Удельное давление на грунт, кПа
Рис. 1. Целесообразные области применения различных транспортных средств, определяемые полной массой и несущей способностью грунта
Несущая способность грунтов, соответствующая давлению на грунт для основных снегоболотоходных ГМ
Несущая способность, кПа
Слабые грунты Средние грунты Прочные грунты Дороги
0 - 30 30 - 100 100 - 400 более 400
Давление на грунт, кПа
МТ-ЛБ МТ-ЛБВ ГТ-СМ гт-м сгм-зопм
450 - 530 270 170 240 200
В настоящее время для Арктического побережья и Дальнего Востока требуются такие снегоболотоходные гусеничные машины (ГМ) в связи с невозможностью создания постоянных точек ПВО и необходимостью в мобильной технике.
Как видно из таблицы, в Российской армии нет высокопроходимых гусеничных машин, способных нести вооружение массой 10 - 20 т, кроме, например, на шасси МТ-ЛБ. Колесный бронетранспортёр (БТР) практически не способен преодолевать сыпучий снег и болота, МТ-ЛБ мало приспособлен для работ в качестве пункта управления. Транспортно-заряжающей машиной (ТЗМ) для зенитно-ракетного комплекса (ЗРК) на шасси МТ-ЛБ для транспортировки 16 ракет 9М37 (объемом 11,2 м3) является автомобиль, проигрывающий по проходимости гусеничной машине.
Российские СГМ могут использоваться на плаву, что обеспечивает возможность применения СГМ на Севере в качестве топливозаправщиков, перевозчиков топлива с судов на берег.
Современные ЗРК должны представлять сложные технические системы, ведущие стрельбу с грунта, на ходу, под различными курсовыми и
вертикальными углами и имеющие на борту достаточный перевозимый боекомплект. При использовании других платформ, кроме СГМ, боевое применение ЗРК имеет недостатки: необходимость подвоза боекомплекта с помощью ТЗМ; на труднопроходимых участках невозможно быстро (в течение 1-6 мин) произвести стрельбу и покинуть позицию: практическая скорострельность ограничена временем / затухания колебаний (рис. 2).
Рис. 2. Схема, иллюстрирующая затухающие колебания тела массой та с одной степенью свободы
Отсюда видно, что необходима платформа, состоящая из одной связ ки: боевой модуль - боевая машина (БМ) и ТЗМ (рис. 3).
Рис. 3. Вариант ЗРПК на двухзвенном транспортере ДТ-ЗОПМ
Звенья СГМ соединены шарнирно, что представляет удобство огибания неровностей, особенно крупных (рис. 4).
Звенья СГМ могут совершать 6 видов колебаний, наиболее существенные из них: вертикальные 2, продольные угловые ср, поперечные - при ведении огня под курсовым углом у относительно направления движения [4]. Последние - наименее исследованные. На рисунках даны обозначения: Му,Му,М2 — крутящие моменты, - сила сопротивления грунта, с/(()~
текущая координата неровностей,Рд - сила сопротивления дороги. Важным моментом при ведении огня по направлению движения, по оси X, является то, что второе вязкоупругое звено может служить демпфером.
Рис. 4. Виды взаимных колебаний и действующие на звенья нагрузки
СГМ в качестве платформы под ЗРПК имеет следующие преимущества: импульс энергии после выстрела СГМ гасится быстрее, чем колесным шасси; при стрельбе в сторону и вверх СГМ более устойчива, чем автомобиль. Но и в процессе, и после стрельбы возникают свободные колебания в виде вертикальных колебаний с частотой со2 и продольных угловых колебаний с частотой со^,, определяемые параметрами СГМ:
со.
С
т
юф =
с,
і
(1)
где С2, Сф - жесткость подвески линейная и угловая, кН/м; т - масса, кг;
I - момент инерции машины относительно соответствующей оси, кг-м ; и вынужденные колебания (только на ходу) - с частотами у2 (вертикальные) и уф (угловые) колебания, рассчитываемые по формуле:
2пУ ПЛ
у =-----, (2)
где V- скорость машины, м/с; длина неровности, м.
Как видно из рис. 5, с увеличением скорости и уменьшением час-
тота V вынужденных колебаний вырастает, при этом повышается и вероятность резонанса при со = V, т. е. при £ = ь, где Ь - база машины:
С 27ту
т Sи
(3)
V
Рис. 5. Факторы, влияющие на частоты вынужденных колебаний
Из (1-3) следует, что приведенные параметры не поддаются регулировке. Важный параметр - коэффициент сопротивления амортизаторов
ка (Н-см1), влияющий (см. рис. 2, 4) на интенсивность гашения колебаний, определяется следующим образом:
Z + paZ + (o]Z = q(t),
<ф + раф + со1(р = мвош(і) , (4)
У + РаУ + Ф=МеоМ
где Z, Z, Z - амплитуда, скорость, ускорение вертикальных колебаний; <р,ф,ф - амплитуда, скорость, ускорение продольных колебаний (галопирование); у, у, у - амплитуда, скорость, ускорение угловых поперечных колебаний (покачивание); ра- коэффициент затухания колебаний; соу, со(р, со_ - собственные частоты продольных, поперечных, вертикальных
колебаний; q(t) - амплитуда внешнего линейного воздействия; Мвозм -внешний момент возмущения для угловых колебаний в функции времени.
Как видно из (4), частота вынужденных колебаний изменчива и зависит от параметров неровностей (рис. 5), характеристик ГМ, скорости, - соответственно амортизаторы должны к ним адаптироваться изменением ka . Это должно составлять основу проектирования подвесок платформ.
Кроме компоновочных решений и характеристик связей между звеньями, наиболее актуальным является вопрос проектирования адаптируемой системы подрессоривания звеньев СГМ, обеспечивающей выполнение не только общепринятых требований по ударным нагрузкам (в единицах g), но и возможность восприятия энергии стрельбы, в том числе на ходу.
Список литературы
1. Тенденции развития зарубежной военной автомобильной техники: отчёт /21 НИИИ (АТ) МО РФ, Бронницы, 2005.
2. Котиев Г.О. Комплексное подрессоривание высокоподвижных
двухзвенных гусеничных машин. М.: Издательство МГТУ
им. Н.Э.Баумана, 2010. 184 с.
3. Бадамшин А.И. Двухзвенные транспортёры ДТ - 10П и ДТ - 10: учеб. пособие. М.: Военное изд-во, 1988. 271 с.
4. Васильченков В.Ф. Автомобильные и гусеничные машины. Теория эксплуатационных свойств. Рыбинск: Изд-во АООТ «РДП» АРП, 1996. 432 с.
V. V. Zelenov, Yu.A. Savenkov, V.A. Kislyak
MOBILE PLATFORMS FOR AIR DEFENCE SYSTEMS BASED ON ARTICULATED TRUCK VEHICLES.
There was considered the possibility of adaptation of an articulated truck tractor as an autonomous mobile platform for future AD systems. Given the constant increase in armament power mounted on a chassis, there was revealed the necessity to design an adaptable system to provide cushioning of the articulated trucked vehicle sections. This innovation will enable effective suppression of fire energy, particularly on the move.
Key words: forced vibrations frequency, cushioning, intensity of the vibrations suppression while firing.
