Диссертация (Повышение ходкости и тягово-скоростных свойств глиссирующих амфибийных машин малого класса), страница 9

Изменяя угол атаки плит, представляется возможнымрегулировать ходовой дифферент амфибийной машины в зависимости от нагрузкина борту и режима движения. Если установить две транцевые плиты, разнесенныепо бортам и имеющие раздельное управление, то существует возможностьповышения курсовой устойчивости за счет выравнивания крена машины.Рисунок 2.11 – Малый быстроходный катер с управляемыми транцевыми плитами2.4.

Описание комбинированной энергетической установки,предназначенной для амфибийных машинЧтобы обеспечить повышенные ходовые и тягово-скоростные свойстваперспективных ГАММК, расширить функциональные возможности амфибий, атакже реализовать способность скрытного перемещения (для боевых машин),целесообразным представляется применение КЭУ, главной особенностью которойявляется приведение в движение как сухопутного, так и водоходного движителей.60Подводимая к водоходному движителю мощность должна быть достаточной длятого, чтобы ГАММК смогла преодолеть переходной режим, выйти на устойчивоеглиссирование и продолжать движение по воде с высокой скоростью.Предлагаемая схема КЭУ (Рисунок 2.12) позволяет решить эту задачу за счетреализации кинематически не связанных между собой подсистем, в которыхпередние и задние колеса приводятся в движение ДВС и ЗОЭМ соответственно.Так как бортовое пространство и энерговооруженность ГАММК ограничены,одной из ключевых задач при проектировании малых амфибий являетсяобеспечение компактности всех агрегатов и систем.

Для исключения громоздкостиэлектросистемы наряду с обеспечением возможности использования в полной мерепреимуществ КЭУ, отношение механической мощности ЗОЭМ к эффективноймощности ДВС должно составлять не более 0,4, что соответствует «среднимгибридам» по функциональной классификации, представленной в пособии [13].Подсистема привода передней оси включает в себя ДВС, связанныйпосредством сцепления, коробки передач, главной передачи и колесныхредукторов с колесами передней оси. ДВС также приводит в движениецентральную обратимую электромашину (далее – ЦОЭМ) и водоходныйдвижитель через согласующий редуктор. ЦОЭМ имеет механическую связь свалопроводом водоходного движителя.Подсистема привода задних полуосей выполнена в виде двух ЗОЭМ,связанных через колесные редукторы с колесами двух задних автономныхполуосей. В состав подсистемы входят также АКБ, преобразователь электрическойэнергии, электронный блок управления (далее – ЭБУ), обеспечивающийуправление электромашинами и отслеживающий показания блока датчиков.При сухопутном положении ГАММК в нормальных условиях работыподвеска разложена, колеса имеют контакт с дорожной поверхностью, а КЭУосуществляет пять режимов движения:1.

«ДВС». Движение ТС обеспечивается за счет привода передних колес отДВС при отключенных и не связанных с задними колесами ЗОЭМ. ЦОЭМ61приводится в движение ДВС и выполняет функцию основного генератора.Описанный режим движения предназначен для нормальных дорожных условий.2. «ЭМ».

Перемещение ГАММК осуществляется посредством приведения вдвижение задних колес от ЗОЭМ, работающих в качестве тяговых, привыключенных ДВС, сцеплении и ЦОЭМ. Запас хода главным образом зависит отскорости, дорожных условий и емкости АКБ. Максимальная скорость машиныограничена диапазоном регулирования ЗОЭМ. Данный режим обеспечиваетвозможность скрытного перемещения, а также характеризуется отсутствиемрасхода топлива.Рисунок 2.12 – Принципиальная схема КЭУ для ГАММК:1 – ДВС; 2 – сцепление; 3 – коробка передач; 4 – главная передача;5 и 6 – колесные редукторы; 7 и 8 – колеса передней оси; 9 – передняя ось;10 – ЦОЭМ; 11 – водоходный движитель; 12 – согласующий редуктор;13 и 14 – ЗОЭМ; 15 и 16 – колесные редукторы; 17 и 18 – колеса заднихавтономных полуосей; 19 и 20 – задние автономные полуоси; 21 – АКБ;22 – преобразователь электрической энергии; 23 – ЭБУ; 24 – блок датчиков623.

«Г+ЭМ». Амфибия двигается, используя привод задних колес от ЗОЭМ,выполняющих функцию тяговых электромоторов, а при нехватке энергии для ихработы в автоматическом режиме включается ДВС, не связанный с передней осью(сцепление в трансмиссии отключено) и приводящий в движение только ЦОЭМ,работающую как генератор. Максимальная скорость ГАММК также, как и впредыдущем способе движения, ограничена диапазоном регулирования ЗОЭМ.Этот режим является более экономичным относительно режима «ДВС».4.

«ДВС+ЭМ». ГАММК передвигается с помощью одновременногоподведения мощности к передним колесам от ДВС и к задним колесам от ЗОЭМ,работающихвтяговомрежиме,причемсинхронизациясовместногофункционирования производится посредством ЭБУ, который регулирует оборотыЗОЭМ в зависимости от параметров работы ДВС. Генерирование электроэнергиипроизводится ЦОЭМ. При достижении максимальной частоты вращения ЗОЭМпроисходит их автоматическое отключение от колес. Назначение режима –движение в тяжелых дорожных условиях, буксировка прицепа при его наличии, атакже интенсивный разгон на дорогах с хорошим покрытием.5. «ДВС+Г». Движение ТС осуществляется благодаря приводу переднихколес от ДВС с рекуперацией электроэнергии (принцип «через дорогу» [16]) за счетЗОЭМ в дополнение к ЦОЭМ, задействованной как основной генератор.

Режимобеспечивает ускоренную зарядку АКБ ценой понижения КПД трансмиссии.При водоходном положении ГАММК подвеска сложена, ходовая частьне имеет контакта с водной поверхностью, сцепление и ЗОЭМ выключены, афункционирование КЭУ обеспечивает следующие режимы движения:1. «ДВС». Подача мощности на водоходный движитель реализуется толькоза счет ДВС, одновременно с этим приводящего в движение ЦОЭМ,генерирующую электроэнергию. Назначение – движение на водоизмещающающеми глиссирующем этапах.2. «ДВС+ЭМ».

ГАММК передвигается посредством совместного приводаводоходного движителя от ДВС и ЦОЭМ, выполняющей роль тяговогоэлектромотора. Продолжительность использования рассматриваемого режима63ограниченаемкостьюАКБ.Являяськратковременным,данныйрежимпредназначен для преодоления «горба сопротивления», т.е. выхода из переходногорежима на устойчивое глиссирование амфибии, после чего машина можетпродолжать движение в режиме «ДВС».3.

«Г+ЭМ». Амфибия двигается в водоизмещающем режиме с низкойскоростью за счет погружения задней подвески в воду и использования колес вкачестве запасных водоходных движителей. Подвод мощности к колесамосуществляется ЗОЭМ, работающими как тяговые, а поворот производится за счетразности их оборотов. ДВС при этом приводит в движение ЦОЭМ, заряжающуюАКБ. Этот способ движения является аварийным, его использование возможно вслучае выхода из строя основного водоходного движителя.4.

«ЭМ». Данный режим движения также является аварийным и идентиченпредыдущему с той лишь разницей, что ДВС наряду с основным водоходнымдвижителем полагается вышедшим из строя. При отсутствии восполненияэлектроэнергии ГАММК может продолжать движение в водоизмещающем режимес низкой скоростью, но запас хода ограничен остаточной емкостью АКБ.Пример реализации КЭУ в конструкции ГАММК представлен в патенте [49].2.5.

Выводы по главе 21. Разработана общая модульная компоновка с симметричной посадкой дляГАММК, обеспечивающая минимальное изменение координат центра тяжестиXg (4% для обоих положений) и Zg (30% и 19% для положений на суше и воде) приполной загрузке относительно значений для машины без груза.

Таким образом, виднагружения практически не влияет на распределение масс и изменение ходовогодифферента. С увеличением нагрузки водоходные свойства машины ухудшаются.2. Наибольшую долю от общей массы компонентов ТС в порядке убываниясоставляют средний, передний и задний модули, поэтому при проведении работ поснижению собственной массы на них следует обратить внимание в первую очередь.643.

Разработанная математическая модель конфигурации подвесок на двухпродольных рычагах для ведущей неуправляемой оси и на двух поперечныхрычагах для ведущей управляемой оси с системой складывания позволяет оценитькинематику подвесок во всех положениях при заданных параметрах ее элементов.4. Рассмотрено влияние исходных варьируемых параметров на кинематикуподвески на двух продольных рычагах, оснащенной системой складывания:- приемлемым является соотношение lв/lн = 0,55…0,65, обеспечивающееминимальное изменение Δγ и ΔXH, также уменьшающее ΔlУДЭ и Δφ;- повышение параметра a уменьшает Δγ и увеличивает ΔXH, ΔlУДЭ и Δφ;- увеличение b повышает hдп, не влияя на Δγ и уменьшая ΔXH.

ΔlУДЭ и Δφ приэтом увеличиваются;- наилучшее значение α0 = 0о и β0 = 0о, при которых Δγ и ΔXH минимальны.Допускается изменять α0 = -2…0о и β0 = 0…+2о для уменьшения ΔlУДЭ и Δφ, а такжедля повышения hдп, несколько увеличив при этом Δγ и ΔXH;- изменение γ0 практически не влияет на изменение Δγ и ΔXH.

С увеличениемγ0 параметр ΔlУДЭ уменьшается, а Δφ, наоборот, увеличивается. Приемлемоезначение γ0 = -3…0о;- lс и φ0 не оказывают влияния на характеристики подвески при движении посуше. С их увеличением ΔlУДЭ и Δφ уменьшаются. Условие полного складыванияподвески имеет вид: lс/lв > 0,35.5. Проанализировано влияние исходных варьируемых параметров накинематику подвески на двух поперечных рычагах с системой складывания:- приемлемым является соотношение lв/lн = 0,5…0,6, обеспечивающееминимальное изменение Δω и ΔBv. При увеличении lн параметры ΔlУДЭ и Δφуменьшаются, а YM и Ψ увеличиваются. При увеличении lв параметры ΔlУДЭ и Δφувеличиваются, а YМ уменьшается, Ψ остается неизменным;- повышение a уменьшает ΔBv и YM, а также увеличивает Δω и Δφ;- увеличение b повышает hдп, не влияя на Δω и практически не изменяя ΔBv;- прирост е влияет на повышение Rоб, при прочих неизменных параметрах;65- повышение параметров b и e ограничивает возможность складыванияподвески из-за увеличения ее габаритов по ширине и высоте;- наилучшее значение параметров α0 = 0о и β0 = 0о, при этом Δω и ΔBvминимальны.

Допускается α0 = -2…0о и β0 = 0…+2о для уменьшения ΔlУДЭ и Δφ, атакже для повышения hдп при некотором увеличении Δω, ΔBv и YМ;- увеличение γ0 не влияет на изменение Δω и уменьшает ΔBv, ΔlУДЭ, Rоб и Δφ,но ухудшает возможность складывания подвески. Параметры Δhдп, YM и Ψостаются неизменными. Приемлемое значение γ0 = - 4…0о;- увеличение ω0 позволяет уменьшить Rоб и увеличить Δφ при прочихнеизменных параметрах. Отрицательный угол ω0 негативно влияет на складываниеподвески из-за увеличения ее габаритов.