Диссертация (Повышение ходкости и тягово-скоростных свойств глиссирующих амфибийных машин малого класса), страница 6

Недостатком является тот факт, что водовод водомета, занимаясущественный объем в корме амфибии, уменьшает ее водоизмещение. Методикамрасчета водоходного движителя посвящены работы Васильева В.Ф. [23], КуликоваС.В. [54], Папира А.Н. [66], Хорхордина Е.Г. [99]. Абдулин А.Я. в своих статьях[1, 2] обосновывает применение средств численного моделирования дляпроектирования водомета.Проанализировав вышеупомянутые источники, сделаем вывод, что дляобеспечения повышенных сухопутных и водоходных характеристик ГАММКнеобходимо разработать подходящую схему КЭУ, а также метод оценки ходкостии тягово-скоростных свойств машин с таким типом привода.361.4. Постановка цели и задач исследованияДля того, чтобы создать ГАММК, отвечающую предъявляемым к нейтребованиям современности, необходимо воспользоваться накопленным опытом втаких областях инженерной деятельности, как проектирование амфибийныхмашин, сухопутных ТС и быстроходных судов.

Специфика ГАММК требуетразработки особых подходов к решению вопросов повышения эксплуатационныхсвойств таких машин, в числе которых ходкость и тягово-скоростные свойства.В связи с этим, целью диссертационной работы является научноеобоснование методов проектирования, обеспечивающих повышенные ходовые итягово-скоростные свойства глиссирующих амфибийных машин малого класса.Основные задачи исследования, которые позволят достигнуть цели:1. Оценить преимущества и недостатки известных общих компоновокбыстроходныхамфибий.Разработатьобщуюмодульнуюкомпоновкуссимметричной посадкой и обосновать эффективность ее применения для ГАММК;2. Проанализировать существующие варианты подвесок, подходящих дляГАММК. Разработать схемы и математические модели конфигурации подвесок,оснащенных системой складывания.

Определить влияние параметров основныхэлементов на характеристики таких подвесок;3. Изучить гидродинамические свойства ГАММК с различными корпуснымиобводами и дополнительным оборудованием. Оценить влияние конструктивныхмероприятий на ходкость рассматриваемых машин;4. Разработать схему, принцип работы комбинированной энергетическойустановки, предназначенной для ГАММК, а также метод оценки ходкости и тяговоскоростных свойств амфибийных машин с таким типом привода;5. Сформировать технический облик ГАММК.37ГЛАВА 2.

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПОНОВКИГЛИССИРУЮЩИХ МАШИН МАЛОГО КЛАССА2.1. Общая модульная компоновка с симметричной посадкойСогласнотребованиям,сформулированнымранее,дляобеспечениянаилучших эксплуатационных свойств и универсальности применения общаякомпоновка перспективных ГАММК должна быть модульной. Было установлено,что из всего многообразия вариантов общих компоновок наиболее удачной дляамфибийных машин является схема с расположением двигателя в средней частикорпуса, применение которой сводит к минимуму влияние размещения полезнойнагрузки на гидростатические и гидродинамические характеристики. Чтобыобеспечить максимальную вместимость и отсутствие начального крена амфибии наборт, посадка водителя и пассажира должна осуществляться на центральномсидении, а при численности экипажа в три человека необходимо предусмотретьразмещение пассажиров на местах по бортам.Общая модульная компоновка с симметричной посадкой, соответствующаявышеупомянутым требованиям к ГАММК, представлена на Рисунке 2.1.Задний модуль включает в себя ведущую неуправляемую ось с независимойподвеской на двух продольных рычагах с системой складывания.

Такая схемаподвески позволяет сформировать глиссирующую площадь днища у транца кормыводоизмещающего корпуса. Кроме этого, использование подвески задней оси надвух продольных рычагах обеспечивает отсутствие заднего свеса машины, чтоповышает ее профильную проходимость, а также позволяет разместитьводометныйдвижительмеждуколес,благодарячемуувеличиваетсяводоизмещение амфибии и полезное пространство на ее борту.

Привод колесзадних полуосей за счет встроенных в ступицы ЗОЭМ предоставляет возможностьреализовать параллельную схему КЭУ в конструкции ГАММК.38Рисунок 2.1 – Общая модульная компоновка с симметричной посадкой:а – разнесенный вид, б – посадка 1+1, в – посадка 1+2; 1 – задний модуль;2 – водомет; 3 – средний модуль; 4 – передний модуль; 5 – надстройкаВодомет образует отдельный модуль, монтируется к водоизмещающемукорпусу и к подрамнику заднего модуля.

Его привод может осуществляться как отДВС, так и от электромотора в зависимости от конфигурации КЭУ.Так как снижение собственной массы амфибии является одной из главныхзадач проектирования [26], средний модуль представляется целесообразнымвыполнить в виде водоизмещающего корпуса с интегрированной хребтовой рамой,39на которую монтируются агрегаты КЭУ. Это позволит задействовать несущуюспособность корпуса наряду с его свойством обеспечения водоизмещения.Передний модуль включает в себя ведущую управляемую ось с независимойподвеской на двух поперечных рычагах, оснащенной системой складывания.Выбор данной схемы подвески обусловлен необходимостью сформировать обводыносовойчастиводоизмещающего корпуса, воспринимающиевоздействиегидродинамических сил при движении по воде. Помимо этого, использованиеподвески передней оси на двух поперечных рычагах обеспечивает конструктивнуювозможность реализации системы управления с убирающимися рулевыми тягамии приводными валами при складывании подвески в колесные ниши.

Привод колеспередней оси обеспечивается за счет ДВС. Применение в конструкциицилиндрических одноступенчатых редукторов, встроенных в ступицы, позволитподвести к ним больший крутящий момент, облегчить трансмиссию и повыситьдорожный просвет машины.В совокупности задний, средний, передний модули и водометный движительобразуют шасси. Надстройка, устанавливаемая на данное шасси, в зависимости отназначения ГАММК может иметь различные исполнения.Чтобы оценить эффективность данной схемы применительно к ГАММК,определим положение центра тяжести машины при различной загрузке и режимахдвижения.

Расположение центра тяжести не только определяет крен и дифферентмашины, но и влияет на параметры проходимости, устойчивости движения на сушеи на воде, остойчивости, ходкости и мореходности, а также на другие свойства.ДляГАММКсобщеймодульнойкомпоновкой,обеспечивающейсимметричную посадку, составим контурные схемы (Рисунок 2.2), в которыхмашина разложена на составные части с отображением наиболее весомыхкомпонентов.

Индексы координат, изображенных на Рисунке 2.2, соответственноозначают: зм – задний модуль, вд – водоходный движитель, см – средний модуль,пм – передний модуль, н – надстройка, в – водитель, гр – пассажиры или груз.Массы, силы и моменты сил тяжести, а также координаты центров тяжестиотдельных элементов отражены в весовой ведомости (Приложение В).40Рисунок 2.2 – Схемы для определения положения центра тяжести машины:а – положение на суше, б – положение на водеВ весовой ведомости примем во внимание распределение масс компонентовсреднего модуля. При заполнении данной ведомости следует также учитывать, чтоположения центра тяжести сложенных и разложенных подвесок различаются.Массыиразмерыхарактеристикамотдельныхагрегатов,элементовзаданыиспользующихсявсогласнотехническимконструкциисерийновыпускающихся мотовездеходов.

Расчетная масса одного пассажира принимаетсяэквивалентной 90 кг груза, размещенного на борту.41Будем определять координаты центра тяжести машины по осям Ox и Oz, таккак основные агрегаты, а также места для пассажиров (груза) расположены наборту амфибии симметрично относительно диаметральной плоскости.По весовой ведомости представляется возможным вычислить координатыцентра тяжести Xg, м, и Zg, м, рассматриваемой амфибийной машины в положенияхна суше и на воде без нагрузки, с водителем, с водителем и одним пассажиром, атакже с водителем и двумя пассажирами.

Для этого необходимо воспользоватьсяследующими формулами для определения центра тяжести системы тел: =∑ ,∑(2.1) =∑ ,∑(2.2)где gi – сила тяжести i-го компонента, Н,Xi, Zi – координаты центра тяжести i-го компонента по осям Ox и Oz, м.Результаты определения координат центра тяжести в зависимости отпараметров нагружения и режима движения для ГАММК c общей модульнойкомпоновкой,обеспечивающейсимметричнуюпосадку,представленывПриложении В. Для большей наглядности по этим данным построим графики(Рисунок 2.3). Анализируя графики на Рисунке 2.3, можно сделать вывод, чтомодульная компоновка с симметричной посадкой для ГАММК обеспечиваетминимальное изменение координат центра тяжести Xg (4% для обоих положений)и Zg (30% и 19% для положений амфибии на суше и воде соответственно) приполной загрузке относительно значений координат без груза.