CC BY
58
УДК: 623.4
СХЕМНЫЕ РЕШЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО СПЕЦИАЛЬНОГО
АВТОМОБИЛЯ
А.З. Копылов1, В.И. Осипов2, В.С. Цепелев3
1,2Балтийский государственный технический университет (БГТУ) "Военмех" им. Д. Ф. Устинова, 198005, Санкт-Петербург ,1-я Красноармейская ул. д. 1; 3Санкт-Петербургский государственный экономический университет (СПбГЭУ),
191023, Санкт-Петербург, ул. Садовая, 21.
В статье рассматриваются основные схемные решения корпуса, двигательной установки, трансмиссии и подвески высокоэффективного специального автомобиля для полиции, МЧС, перевозки ценностей и ВИП.
Ключевые слова: высокоэффективный специальный автомобиль, схемные решения, корпус, трансмиссия, подвеска.
CIRCUIT DECISIONS OF THE HIGHLY EFFECTIVE SPECIAL CAR
A.Z. Kopilov, V.I. Osipov, V.S. Cepelev
Baltic State Technical University "Voenmeh"D.F. Ustinov, 198005, St. Petersburg, street 1th Krasnoarmejskaja, 1; St. Petersburg state University of Economics (SPbSEU), 191023, Saint-Petersburg, Sadovaya street, 21. In article the basic circuit decisions of the case, engine, transmission and a suspension bracket of the highly effective special car to-wood for police, the Ministry of Emergency Measures, transportations of values and VIP are considered.
Keywords: highly effective special car, circuit decisions, case, transmission, suspension bracket.
В настоящее время актуальным представляется разработка высокоэффективных специальных автомобилей (ВЭСА) для полиции, Министерства по чрезвычайным ситуациям, перевозки банковских ценностей и важных персон [1 - 3].
Эффективность ВЭСА определяется в основном следующими характеристиками автомобиля: мобильностью, защищенностью,
скрытностью функционирования и эргономичностью [1 - 3].
Мобильность ВЭСА определяется следующими основными факторами (и их важнейшими техническими параметрами) [1 - 3]:
- подвижностью (скорость движения, удельная мощность, запас хода по топливу);
- проходимостью (клиренс, нагрузка на ось, углы въезда (съезда), возможность регулирования дорожного просвета, максимальная глубина преодолеваемого рва и брода, возможность устранения завалов);
- маневренностью (максимальный угол поворота колес, радиус поворота машины, возможность поворота всех колес, время разгона, тормозной путь, возможность движения задним ходом и вбок, возможностью управления машиной при заднем ходе);
- устойчивостью (максимальные углы боковой устойчивости и преодолеваемого подъема, адаптивность подвески).
Защищенность ВЭСА определяется:
- защитой от поражающих элементов (ПЭ) - пуль и осколков (масса и размеры ПЭ, скорость встречи с корпусом, твердость материала ПЭ);
- защитой от взрывной ударной волны (УВ) (максимальное давление во фронте УВ);
- защитой от пожаров (температура внешней среды, тепловой поток на стенке корпуса);
- защитой от радиоактивного излучения и пыли (уровень гамма-излучения, поток нейтронов, концентрация пыли, уровень радиоактивности пыли).
Скрытность ВЭСА определяется:
- визуальной видимостью (габариты машины, контрастность корпуса);
- видимостью аэрофоторазведкой (форма и габариты корпуса, контрастность корпуса на фоне местности);
Эргономичность ВЭСА определяется:
- удобством применения экипажем стрелкового оружия;
- удобство размещения людей в креслах;
- возможностью безопасного и быстрого покидания машины экипажем и пассажирами;
- возможностью управления машиной при заднем ходе.
Рассматриваемые ниже схемные решения ВЭСА предлагаются для ранних этапов проектирования в силу их чрезвычайной важности с точки зрения последующих работ [1 - 3].
Повышение мобильности ВЭСА предлагается обеспечить за счет применения:
1. электрической трансмиссии высокой удельной мощности, включающей два маломощных дизельных двигателя вместе с электрогенераторами и гидронасосами, блока свинцово-кислотных аккумуляторов и электромотор-колес;
2. независимой длинноходовой однорычажной подвески колес, пневмогидравлических амортизаторов с элементами адаптивного управления;
3. пространственно-замкнутого герметичного несущего «сотового» корпуса из алюминиевого сплава.
Повышение защищенности ВЭСА предлагается обеспечить за счет применения:
1. пространственно-замкнутого герметичного несущего корпуса с наклонными внешними поверхностями во всех направлениях с дополнительным внутренним бронированием;
2. бронированными креслами экипажа;
3. размещением экипажа и груза в разных отсеках;
4. системы ударовиброзащиты людей (амортизация кресел и двухсторонние ремни безопасности) и оборудования;
5. вспененного негорючего полимерного материала внутри корпуса;
6. системы централизованной подкачки колес;
7. независимых мотор-колес;
8. независимой подвески;
9. шин, защищенных от пуль и осколков.
Повышение скрытности ВЭСА предлагается обеспечить за счет применения:
1. наклонно расположенных во всех направлениях поверхностей корпуса;
2. аккумуляторов для движения машины без включения дизелей;
3. специальной защитной окраски корпуса.
Эргономичность ВЭСА предлагается обеспечить путем:
1. удобства применения экипажем стрелкового оружия за счет продольного расположения кресел;
2. удобство размещения людей в анатомических креслах, удерживаемых двухсторонними ремнями безопасности;
3. обеспечения возможности безопасного покидания экипажем машины через заднерасположенные двери;
4. обеспечения возможности быстрого покидания экипажа машины «на плаву» через верхнерасположенные люки.
Корпус 1 ВЭСА (см. рис. 1 - 3) представляет собой пространственно-замкнутую несущую силовую конструкцию, выполненную из алюминиевого сплава. Все внешние поверхности корпуса выполнены наклонными. Внутри корпуса, имеющего двухслойную конструкцию расположены листы, образующие «сотовую»
конструкцию. В районе крепления рычагов подвесок, амортизаторов, дверей, окон имеются местные усиления корпуса.
Рисунок 1. Вид ВЭСА сбоку
Рисунок 2. Вид ВЭСА сверху
Рисунок 3. Вид ВЭСА спереди и разрезы
Кабина для двух членов экипажа располагается в изолированном отсеке в носовой ча-
сти ВЭСА. Амортизированные кресла 13 членов экипажа закреплены на днище кабины и снабжены ремнями безопасности для закрепления экипажа. Обзор из кабины экипажа осуществляется через окна 1, 2 в носовой и в боковой части корпуса ВЭСА, закрытые пуленепробиваемыми стеклами.
Блоки амортизации 15 кресел экипажа 13, приборов и оборудования целесообразно делать пневматическими резинокордными с пневмодемпфированием, что позволяет регулировать давление в них, пневмогидроамортизаторе подвески и колесах за счет работы пневмосистемы ВЭСА.
Личный состав размещается в амортизационных креслах фиксировать двухсторонними ремнями безопасности 14.
В нижней части корпуса ВЭСА, в герметичном отсеке, отделенном от отсека ЛС силовым шпангоутом корпуса с переборкой, располагаются два дизельных двигателя 1 8 с электрогенераторами. Электрогенераторы располагаются над дизелями и связаны с ним редукторами-мультипликаторами, к этим же редукторам присоединены центробежные насосы гидросистемы ВЭСА. Радиаторы охлаждения дизельных двигателей 5 установлены в боковой части корпуса.
Электрический накопитель энергии ВЭСА в виде аккумуляторных батарей 16 располагается в нижней и боковой части установки в обшивке вокруг кабин экипажа и в нишах корпуса.
Носовые скосы днища корпуса ВЭСА бульдозерные ножи (отвалы) 10. В транспортном положении обтекатели повернуты относительно шарниров в корпусе ВЭСА в крайнее верхнее положение (см. рис. 1).
Рисунок 4. Подвеска мотор-колес ВЭСА
Мотор-колеса 8 ВЭСА (см. рис. 4) закрепляются на корпусе с помощью независимой однорычажной подвески 26. Подвеска использует в качестве направляющей стойки пневмогидроамортизатор 32, позволяющей мо-
тор-колесу перемещаться в вертикальном направлении и поворачиваться относительно оси пневмогидроамортизатора и шарового шарнира рычага 17. Рычаг подвески 26 имеет и-образную форму, свободные концы его шарнирно крепятся к корпусу 1 ВЭСА, а вершина через шаровой шарнир закреплена на поворотном узле ступицы колеса 8.
Нижней частью шток 31 пневмогидроамортизатора подвески жестко крепится к ступице мотор-колеса 8, а верхняя его часть крепится через упорный двухсторонний шарикоподшипник и упругий резинометаллический элемент к корпус ВЭСА. Поворот колеса осуществляется с помощью индивидуального гидроцилиндра 28.
От пнЕ&г системы
Мосла
Рисунок 5. Пневмогидроамортизатор подвески ВЭСА
Пневмогидроамортизатор имеет камеру противодавления и полости сжатия и отбоя (см. рис. 5). В нижней части полости сжатия над поршнем находится масло, предотвращающее утечку газа (азота), заполняющего полости сжатия и отбоя амортизатора. Нижняя часть полости отбоя и полость противодавления заполнена маслом. Подкачка масла осуществляется за счет работы плунжерного насоса. Демпфирование колебаний осуществляется за счет перетекания масла через клапанные дроссельные отверстия при работе амортизатора.
Для обеспечения изменения давления в амортизаторе используется ресивер с пневмосистемой, подача газа в амортизатор осуществляется через клапан.
Мотор-колеса ВЭСА 8 (см. рис. 6) состоят из электродвигателя 37 (асинхронного с регулированием частоты), планетарного редуктора 38 - 42, ступицы 35 и тормозной системы 43. Подкачка воздуха в камеру колеса осуществляется с помощью пневмосистемы ВЭСА.
Колеса 36 ВЭСА с боков снабжены защитой от пуль и осколков.
щитой личного состава, приборов и оборудования).
При необходимости ВЭСА может опускаться днищем на опорную поверхность.
Рисунок 6. Мотор-колеса ВЭСА
Теплоизоляция корпуса ВЭСА обеспечивается негорючим волокнистым заполнителем внутри двойной обшивки корпуса и аналогичным слоем с внутренних сторон отсеков установки. Противорадиационная защита кабин экипажа осуществляется блоками аккумуляторных батарей, оборудованием, материалом корпуса ВЭСА, а также дополнительным поглотителем радиации - наполнителем теплоизоляционного материала.
Предлагаемая схема попутно обеспечивает плавучесть (амфибийность) ВЭСА за счет герметичности корпуса и движение по воде за счет вращения колес.
Размещение во внутренних полостях многослойной обшивки корпуса ВЭСА легкого негорючего волокнистого заполнителя может использоваться в качестве акустической защиты и теплоизоляции личного состава, приборов и оборудования;
Все наружные поверхности выполнены двойными У-образными. Бронестекла устанавливаются снаружи броневой капсулы.
Применение регулируемой по высоте независимой длинноходовой подвески колес с элементами адаптивного управления позволяет просто регулировать клиренс всей ВЭСА или отдельных ее колес, изменять жесткость подвески, минимизировать высоту корпуса за счет отказа от механической трансмиссии, а также повысить скорость движения ВЭСА по неровной поверхности (в сочетании с ударовиброза-
Рисунок 7. Внутренняя защита корпуса ВЭСА от ПЭ и радиации
Защита ВЭСА от ПЭ и радиации (см. рис. 7) представляет собой совокупность несущено алюминиеевого корпуса 1 с внутреннеразспро-ложенными наклонными листами с композитными листами 30 с закрепленными в вершинах и впадинах по всей длине гофра керамическими вставками 29. Дополнительная защита от ПЭ может обеспечиваться конструктивно - размещение м ме нее значимых подсистем и оборудо -вания перед более значимыми (по предполагаемому направлению подлета ПЭ).
Литература
1. Копылов А.З. Рационально-операционный синтез технического облика транспортной установки. // Матер. Всерос. науч.-практ. конфер. «Актуальные проблемы развития региона», Чебоксары: ЧГУ, 1998, 1,5 с.;
2. Копылов А.З., Круглов Ю.А., Зюзликов В.П. и др., Концепция унифицированного колесного транспортного агрегата для ликвидации последствий техногенных и природных катастроф, тезисы доклада, Материалы международного экологического конгресса «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», СПб: БГТУ, 2000, 1,5 с.
3. Копылов А.З., Синтез технического облика сложной технической системы, Материалы международной научно-практической конференции «Проектирование сложных технических систем», СПб: БГТУ, 2000, 2,5 с.
1Копылов Александр Зосимович - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры "Прикладная механика, автоматика и управление" БГТУ "ВОЕНМЕХ" им. Устинова Д.Ф, моб.:+7 911 159 65 00, e-mail: kopy-lovaz@yandex. ru;
2Осипов Владимир Иванович - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры "Прикладная механика, автоматика и управление" БГТУ "ВОЕНМЕХ" им. Устинова Д.Ф, моб.:+7 921 418 11 93, e-mail: ovi-spb @yandex. ru;
3Цепелев Вячеслав Семенович - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры "Техническая механика" СПбГЭУ, моб.:+7 921 403 34 70, е-mail: tm_06@mail.ru.
