А.В.БУКАЕВ, Н.В.ЖЕРЕБЦОВ, А.В.ЕЛИСОВ
ТЕОРИЯ, КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
АГРЕГАТОВ НАЗЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
«Рекомендуется государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования – Общевойсковой академией Вооружённых Сил Российской Федерации в качестве учебника для курсантов Михайловской военной артиллерийской академии, обучающихся по специальности «Применение подразделений и эксплуатация комплексов тактических, оперативно-тактических ракет, реактивных систем залпового огня» и «Применение подразделений оперативно-тактических, тактических ракет, комплексов реактивных систем залпового огня и эксплуатация специальных изделий».
Регистрационный номер рецензии В6 от 18 февраля 2015 г. ГУК МО РФ
2015 год
Рецензенты:
профессор кафедры ракетных комплексов и РСЗО Михайловской военной артиллерийской академии, академик Международных академий транспорта и информатизации, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Демиденко В.П.;
профессор кафедры системного анализа и управления Национального минерально-сырьевого университета «Горный», доктор технических наук, доцент Трушников В.Е.;
заместитель главного конструктора НИЦ управления разработками и внешними связями, кандидат технических наук, доцент Балашовым А.Л
Авторы – кандидат технических наук, доцент Букаев Андрей Вячеславович, кандидат военных наук, доцент Жеребцов Николай Валентинович, кандидат технических наук Елисов Александр Владимирович.
Букаев А.В., Жеребцов Н.В., Елисов А.В. Теория, конструкция и основы проектирования агрегатов наземного оборудования: Учебник. – СПб.: МО РФ, 2014. – 000 с.
Учебник является обобщением с дополнениями ранее изданных учебника кандидата технических наук, доцента Герасимова М.В. «Теория, конструкция и проектирование наземного оборудования ракетных комплексов» и учебного пособия заслуженного деятеля науки и техники РФ, доктора технических наук, профессора Филюстина А.Е. «Основы проектирования реактивных систем залпового огня и противотанковых ракетных комплексов».
В учебнике изложены на основе функционально-структурного анализа теоретические основы построения, основания устройства и методы проектирования элементов агрегатов наземного оборудования ракетных комплексов с учетом перспектив их развития. Наиболее существенное место в книге занимают методы принятия многокритериальных проектных решений, принимаемых в ходе структурного и параметрического синтеза разрабатываемых агрегатов наземного оборудования.
Учебник написан для курсантов ввузов ракетных войск и артиллерии в соответствии с программой соответствующей дисциплины, а также он может быть полезен адъюнктам и преподавателям. В непосредственной подготовке материалов учебника участвовали: Букаев А.В., Жеребцов Н.В., Елисов А.В.
ВВЕДЕНИЕ
Данный учебник содержит системное изложение теоретических основ построения и методов разработки агрегатов наземного оборудования ракетных комплексов Сухопутных войск. Его содержание соответствует дисциплине "Теория, конструкция и основы проектирования агрегатов наземного оборудования", являющейся профилирующей в подготовке военного специалиста.
"Теория, конструкция и основы проектирования агрегатов наземного оборудования" является одной из основных дисциплин специализации, формирующих военного специалиста, способного технически грамотно эксплуатировать и самостоятельно осваивать новые штатные образцы агрегатов наземного оборудования РК и РСЗО.
Целями дисциплины «Теория, конструкция и основы проектирования агрегатов наземного оборудования» являются:
подготовка совместно с другими дисциплинами учебного плана Михайловской военной артиллерийской академии, офицера-ракетчика с высшим профессиональным образованием и полной военно-специальной подготовкой, имеющего необходимый объем знаний по предмету дисциплины и в соответствии с Квалификационными требованиями способного организовывать и осуществлять безопасную эксплуатацию агрегатов наземного оборудования штатных ракетных комплексов и реактивных систем залпового огня при осуществлении эксплуатационно-технической деятельности;
формирование у курсантов необходимых компетенций (части той или иной компетенции) обеспечивающих, в комплексе с другими освоенными компетенциями, уверенное выполнение функциональных обязанностей выпускником в должностях предназначения при подготовке и ведении боевых действий ракетными подразделениями в любых условиях боевой обстановки.
Предметом дисциплины являются: теоретические основы устройства и конструкция пускового, транспортного и подъемно-перегрузочного оборудования ракетных комплексов и реактивных систем залпового огня; содержание работ по развёртыванию и свёртыванию агрегатов наземного оборудования при подготовке их к применению по назначению и приведению в исходное положение; требования безопасности при эксплуатации; основы разработки и проектирования базовых образцов вооружения.
Для войн технологической эпохи характерна интеграция средств поражения, автоматизированных средств разведки и управления оружием в виде разведывательно-ударных, разведывательно-огневых комплексов с использованием ракет и беспилотных летательных аппаратов, обеспечивающих выборочное поражение с высокой вероятностью наиболее важных целей высокоточными самонаводящимися боеприпасами. Комплексы высокоточного оружия составляют основу средств поражения современных армий.
Анализ применения высокоточного оружия в вооруженных конфликтах последнего десятилетия свидетельствует, что основными средствами его доставки являются авиация и ракетные войска и артиллерия. Изменению характера боевых действий соответствует новый тактико-технический облик современного ракетного комплекса, обладающего многофункциональностью, многоканальностью, защитой от высокоточного оружия, способностью преодолевать противоракетную оборону, высокой огневой производительностью и точностью ракетных ударов.
Развитие ракетных комплексов связано с разработкой новых классов унифицированных агрегатов наземного оборудования, повышением требования к весовому совершенству конструкций, интенсификацией и расширением спектра внешних воздействий, внедрением новых анизотропных материалов.
Материал учебника разбит по признаку целевого назначения на две части. В первую часть включены вопросы теоретических основ анализа конструкции наземного оборудования ракетных комплексов и реактивных систем залпового огня Сухопутных войск. Ко второй части отнесены основы их разработки и этапы проектирования.
Учебник состоит из 10 глав. В главе 1 дается общая характеристика ракетных комплексов и реактивных систем залпового огня: история развития; классификация; назначение и состав наземного оборудования; показатели качества; общие тенденции развития.
Глава 2 посвящена функционально-структурному анализу конструкции агрегатов наземного оборудования, на базе которого рассматриваются теоретические основы построения и характеристики их составных элементов.
Содержанием главы 3 является анализ приводов механизмов агрегатов наземного оборудования. Особое внимание уделяется гидроприводу, широко применяемому в качестве силового привода механизмов больших мощностей и быстродействия.
В главе 4 рассматриваются основания устройства агрегатов наземного оборудования, входящих в функциональные группы ракетных комплексов и реактивных систем залпового огня.
В главе 5 дана общая характеристика процесса разработки агрегатов наземного оборудования, как одной из стадий жизненного цикла. Здесь представлены учебные материалы, отражающие этапы разработки, как процесс развития образца вооружения от замысла в тактико-техническом задании до опытного образца
Рассмотрению методов структурного и параметрического синтеза, применяемых на этапе эскизного проекта, посвящена глава 7. В доступной для обучаемых форме раскрыты метод динамического программирования, морфологический метод структурного синтеза в нескольких его разновидностях, ЛП – метод в приложении к параметрическому синтезу.
В главу 7 включены вопросы, раскрывающие современные методы многокритериальной оценки проектных решений с учётом различных факторов, а также порядок их использования.
Восьмая, девятая и десятая главы посвящены рассмотрению методов инженерных расчётов соответственно агрегатов пускового, транспортного и подъёмно-перегрузочного оборудования. Здесь представлены расчётные методики, определяющие параметры несущих конструкций, механизмов и гидравлического привода указанных функциональных групп наземного оборудования ракетных комплексов и реактивных систем залпового огня Сухопутных войск.
Часть 1
Рис. 1. Пусковая установка БМ-13
Появление ракет подобного класса создало реальную угрозу нашему государству. С этого момента начинается история развития ракетных комплексов Сухопутных войск.
Состав ракетных комплексов и их основные тактико-технические характеристики приведены в таблице 1.
Таблица 1
Рис. 4. Пусковая установка комплекса «Темп-С»
Большой вклад в разработку тактических твердотопливных ракет внес коллектив Московского института теплотехники (с 1947 года НИИ-1), им были созданы РК "Марс", "Филин", "Луна ".
Ракетный комплекс "Марс" состоял из ракеты 3Р1, пусковой установки 2П2 на шасси плавающего танка ПТ-76 (без сохранения ее плавучести), транспортно-заряжающей машины 2ПЗ на две ракеты.
Для РК "Филин" были разработаны две неуправляемые пороховые ракеты: 3Р2 - со специальным зарядом и 3Р3 - с обычным зарядом. Пусковая установка 2П5 (рис. 5) была смонтирована на шасси тяжелого танка ИС-2.
Второй этап разработки тактических ракет относится к I960-1964 гг. В этот период принимаются на вооружение РК 2К6 ("Луна-1") и 2К7 ("Луна-2").
Рис. 5. Пусковая установка комплекса «Филин»
В 1961 году на вооружение принимается РК "Луна" (2K6), в состав которого входит гусеничная пусковая установка 2П16 (рис. 6.) , созданная на базе плавающего танка ПТ-76, а также ракеты 3P10 и 3Р9. Ракеты 3Р9 и 3Р10, по сравнению с ракетами 3Р1 и 3Р2, имели большую дальность пуска, лучшую точность по направлению и были более надежны в эксплуатации.
Время пуска из походного положения было 7 мин., из положения "Готовность №2" - 5 мин.
Рис. 6. Пусковая установка и ракета «Луна»
 |
В I964 году на вооружение и в серийное производство поступает РК "Луна-М" (9К52), обеспечивавший значительное увеличение дальности стрельбы (до 65 км). Для ракеты 9М21 были созданы новая пусковая установка 9П113 (рис. 7.) на колесном шасси ЗИЛ-135ЛM и транспортная машина 9Т29. Пусковая установка имела крановую установку грузоподъемностью 3 тонны. РК имел существенный недостаток: малую точность стрельбы.
Рис. 7. Пусковая установка комплекса «Луна-М»
Требовалось создание тактической управляемой ракеты. Такой стала ракета 9М79 комплекса "Точка".
Конструкторским бюро машиностроения (г. Коломна) под руководством С.П.Непобедимого были созданы тактический РК 9К79 ("Точка") (1976 г.) и оперативно-тактический РК "Ока" (1980 г.).
В l989 году на вооружение принимается модернизированный комплекс 9К79-1 "Точка-У". Основным его отличием является увеличенная дальность (120 км) и повышенная точность попадания в цель.
Основными боевыми машинами комплекса являются самоходная пусковая установка 9П129-1(М) (рис. 8.) и транспортно-заряжающая машина 9Т218-1 на базе плавающих колесных шасси БАЗ-5921 и БАЗ-5922. Аппаратура пусковой установки обеспечивает топогеодезическую привязку точки пуска, расчет полетного задания, наведение и пуск ракеты.
Рис. 8. Ракета и пусковая установка комплекса «Точка»
Комплекс "Ока", пусковая установка которого 9П71 приведена на рис. 9, был уничтожен в соответствии с договором по РМСД.
В 1999 г. на авиасалоне МАКС-99 Конструкторским бюро машиностроения (г. Коломна) был представлен РК "Искандер-Э", который по своим тактико-техническим характеристикам полностью соответствует положению режима контроля за нераспространением ракетных технологий.
Рис. 9. Пусковая установка комплекса «Ока»
В состав РК входят ракета, самоходная пусковая установка, транспортно-заряжающая и командно-штабная машины, подвижный пункт подготовки информации, агрегаты технического и бытового обеспечения, а также комплекты арсенального и учебно-тренировочного оборудования.
Ракета - одноступенчатая, управляется на всей траектории полета, способна преодолевать противоракетную оборону. Дальность полета до 280 км.
Важнейшей особенностью пусковой установки (рис. 10) стало размещение на ней двух ракет (пуск второй ракеты возможен через 1 мин). Пусковая установка разработана ЦКБ "Титан" и помимо ракет имеет полный комплект оборудования для проведения подготовки и пуска.
Этот РК обеспечивает:
высокоточное и эффективное поражение различных типов целей;
возможность скрытной подготовки, боевого дежурства и эффективного нанесения ракетных ударов;
автоматический расчет и ввод полетного задания;
высокую вероятность выполнения боевой задачи в условиях активного противодействия противника;
автоматизацию боевого управления ракетными подразделениями, оперативную обработку и доведение развединформации до соответствующих звеньев управления и др.
Рис. 10. Пусковая установка РК «Искандер-Э»
Рассмотрим систему обозначений ракетных комплексов. О советской системе обозначений на Западе долгое время не было известно ровным счетом ничего, что породило большое количество ошибок. Незнание истинных наименований того или иного образца ракетного оружия привело к широкому распространению обозначений, принятых в США и НАТО. Данная система обозначений разработана управлением Центрального комитета военно-технической и космической разведки США (Central Intelligence`s Weapons and Space Systems Intelligence Committee WSSIC), и обозначение ракетному комплексу присваивалось после появления его первого визуального изображения. Была принята аббревиатура SS (Surface – Surface, поверхность – поверхность) для управляемых ракет и FROG (Free Rocket Over Ground – ракета свободного полета) для неуправляемых. Координационный комитет НАТО по авиационной стандартизации (Air Standardization Coordinating Committee, ASCC) принял свою систему обозначений, в соответствии с которой наименование ракетных комплексов начиналось с буквы «S», например «Scarab». Часто два обозначения используются одновременно – SS-21 Scarab.
В Советском Союзе использовалось несколько систем обозначений ракетного оружия. Часто ракету называли по собственному имени комплекса, к примеру «Точка» (западное наименование SS-21 Scarab). Существовали наименования ракет, которые разрешалось использовать в несекретной документации, например Р-17 (западное наименование SS-1c Scud-B). Обозначение Р-… обычно использовалось в конструкторских бюро и промышленности, а после принятия изделия на вооружение ГРАУ МО СССР присваивало собственное обозначение, которое представляло собой цифро-буквенный код. Первая цифра и буква обозначения «9М» соответствовало собственно ракете, «9К» - комплексу в целом, «9П» - пусковой установке, «9Т» - транспортировщику. «Девятка» в начале обозначения на первом этапе введения этой системы обычно присваивалась жидкостным ракетам, твердотопливные имели перед буквой число «15». Обозначение ракетных комплексов ВМФ начиналось с аббревиатуры «3М». Система обозначений неоднократно менялась, к примеру наименование старых комплексов жидкостных ракет стратегического назначения начиналось с «8М», а ракеты FROG обозначались «3Р». Обозначения отечественных ракетных комплексов представлены в таблице 2.
В соответствии с тем, что ракета в РК играет основную роль ракетные комплексы могут классифицироваться по следующим признакам.
Ракеты делят на классы — «земля-земля», «земля-воздух», «воздух-земля», «воздух-воздух», «воздух-корабль» (относится к более общему классу «воздух-поверхность») и т.д.
В России (и ранее в СССР) ракеты класса «земля-земля» разделяют также по назначению на тактические, оперативно-тактические и стратегические. В других странах, по назначению ракеты класса «земля-земля», делят на тактические и стратегические, или по категории дальности (то есть малой дальности, средней дальности и т.д.) Ракеты «земля-земля» по виду траектории полёта бывают баллистическими или крылатыми.
Боевое ракетное оружие принято классифицировать по следующим параметрам:
принадлежности к видам ВС — сухопутные войска, морские войска, воздушные силы;
дальности полета (от места применения до цели) — межконтинентальное (дальность пуска — более 5500 км), средней дальности (1000–5500 км), оперативно-тактической дальности (300—1000 км), тактической дальности (менее 300 км) (в зависимости от требований международных договоров, например, об ограничении и сокращении РМиСД, некоторые диапазоны дальностей ракет могут попадать под запрет);
физической среде применения — от места старта (земля, воздух, надводное, подводное, подледное);
способу базирования — стационарное, подвижное (мобильное);
характеру полёта — баллистическое, аэробаллистическое (с крыльями), подводное;
среде полета — воздушное, подводное, космическое;
типу управления — управляемое, неуправляемое;
 |
Таблица 2
целевому назначению — противотанковое (противотанковые ракеты), противосамолетное (зенитная ракета), противокорабельное, противорадиолокационное, противокосмическое, противолодочное (против подводных лодок)
В некоторых международных соглашениях применяется другая классификация ракет по дальности полета
В Вооружённых Силах РФ различают:
ракетное вооружение РВСН;
ракетное вооружение соединений и частей Ракетных войск и артиллерии Сухопутных Войск РФ;
ракетное вооружение Зенитных ракетных войск;
ракетное вооружение ракетных частей войск береговой обороны ВМФ РФ;
Ракетное вооружение включает:
ракетное оружие (боевые средства):
ракеты в ядерном или другом оснащении;
пусковые установки;
средства управления боевым применением ракетного оружия;
технические средства эксплуатации ракетного оружия:
подъемно-транспортное оборудование;
агрегаты транспортировки и стыковки головных частей с ракетой-носителем;
комплексные и другие испытательные стенды;
другое стационарное (арсенальное) и подвижное технологическое оборудование.
Ракетный комплекс - это взаимосвязанная совокупность ракет (баллистических или крылатых с ядерным или обычным зарядом), наземного оборудования, средств обеспечения и обслуживающего персонала, предназначенных для решения боевых задач.
Конкретный состав, структура и технический облик РК и его отдельных элементов разнообразны и зависят от его назначения, организационной принадлежности, способа базирования, типа ракеты, условий боевого применения и т.п. Так, если переносной ПТРК массой 16-20 кг состоит, как правило, из простейшей пусковой установки и лёгкой ракеты, то наземный РК стратегического назначения, кроме ракеты массой от нескольких десятков до сотен тонн и ПУ, обычно представляющей собой сложное и громоздкое сооружение, может включать командный пункт, системы и средства связи, транспортно-перегрузочное оборудование, средства заправки, обеспечения боевого дежурства, технического обеспечения, электроснабжения и др. Особенность авиационных и корабельных РК — наличие в них устройств и систем, единых и для других видов вооружения размещённых на соответствующем носителе, а также использование для своей работы общесамолётных технических средств.
Боевые возможности РК определяются параметрами цели, характеристиками и способом боевого применения вооружения противника, используемого для воздействия по РК, а также его собственными свойствами и тактико-техническими характеристиками. Основными свойствами РК являются:
живучесть;
боеготовность;
эффективность действия по цепи;
способность преодолевать противодействие пpотивника;
надежность;
управляемость;
досягаемость.
Эти свойства обеспечиваются соответствующими ТТХ РК: дальностью полета ракеты, точностью пуска, мощностью и количеством боевых зарядов в составе боевого оснащения ракеты, степенью защиты ракеты от поражающих факторов оружия противника, временем подготовки ракеты к пуску, габаритно-массовыми характеристиками ракеты и пусковой установки, ресурсом работы отдельных агрегатов и систем и т. д.
Таблица 4
Примеры описания функций
| Название элемента (АНО) | Наименование действия | Объект, на который направлено действие | Особые условия и ограничения |
| Боевая машина 9А52 | Пуск | Реактивные снаряды | 9М55К |
| Направляющая | Фиксация. Направление движения | Ракета | В определенном положении. При пуске |
| Гидропривод | Приведение в действие | Механизмы крана | |
| Лоток | Задание направления движения | Снаряд | При заряжании (разряжании) боевой машины |
Каждый элемент реализует определенную физическую операцию на основе одного или нескольких физико-технических эффектов.
Под физико-техническими эффектами будем понимать различные приложения физических законов, закономерностей, физические явления, которые используются в элементах АНО.
Описание физического принципа действия возможно на основе изображения принципиальной схемы системы (элемента), в которой в упрощенно-идеализированной форме показаны основные конструктивные элементы, направления потоков энергии, сигналов и основные физические величины, характеризующие используемые физико-технические эффекты. Принципиальная схема облегчает последующее углубленное изучение. При построении принципиальных схем необходимо использовать условные обозначения элементов кинематических схем (ГОСТ 2.770-68), гидравлических и пневматических систем (ГОСТ 2.780-68), электрических схем (ГОСТ 2.701-76, ГОСТ 2.702-75 и ГОСТ 2.708-81).
Последовательность изучения АНО на основе функционально-структурного анализа представлена на рисунке 14.
 |
Изучение начинается с рассмотрения системы «АНО - механизмы (системы)», при которой анализируются назначение, боевые свойства, общее устройство, тактико-технические характеристики, дается краткая характеристика конструкции АНО.
Затем анализируется двухуровневая структура «механизмы (системы) - сборочные единицы (подсистемы)» в следующей последовательности: назначение, место расположения, устройство, принцип работы, технические характеристики. Далее по такой же схеме рассматривается двухуровневая структура «сборочные единицы (подсистемы) - детали (сборочные) единицы» и т.д. Число выделяемых двухуровневых структур зависит от сложности конструкции АНО.
После этого, руководствуясь принципом целостности системы, рассматриваются вопросы взаимодействия элементов, работы механизмов (систем) соответствующих уровней, последовательно переходя от низших к высшим уровням.
Завершается изучение АНО анализом взаимодействия всех его систем на этапах подготовки его к работе, выполнения рабочих операций, свертывания, характерных отказов, действий в нестандартных ситуациях.
Таким образом, анализ конструкции АНО идет как бы по спирали, повторяясь, каждый раз на более высоком уровне обобщения.
В процессе функционально-структурного анализа АНО должны быть выявлены его недостатки путем сравнения показателей качества с соответствующими показателями существующего образца - аналога, проведения испытаний, по результатам эксплуатации.
Недостатки АНО являются следствием следующих причин:
занижение некоторых требований при проектировании;
не включение существенных требований пли наоборот включение лишних требований, которые существенно снижают эффективность АНО.
Список недостатков используется при формировании требований в процессе разработки нового поколения АНО РК, проведения доработок эксплуатируемых АНО и разработки эксплуатационных мероприятий, направленных на ослабление их действия.
Базовые шасси
Базовые шасси для АНО выбираются из предусмотренного для применения в Вооруженных Силах типоразмерного ряда (типажа) образцов колесных и гусеничных военных машин многоцелевого использования. При выборе шасси из существующего типажа учитываются назначение РК, требования к подвижности, защищенности, способности преодолевать водные преграды и количественные потребности в шасси.
Увеличение числа выполняемых АНО функций (повышение их автономности) приводит к росту массы и объема оборудования специальной части, для размещения и транспортирования которого требуются базовые шасси большой грузоподъемности. Установленные пределы допустимых нагрузок на колесную ось (100 кН), требования повышения грузоподъемности и обеспечения высокой проходимости в условиях бездорожья обусловили применение в качестве базовых шасси АНО многоосных автомобилей, автопоездов, сочлененных автомобилей.
Наряду с общими требованиями к средствам подвижности АНО предъявляется ряд специальных требований:
грузоподъемность и полезная площадь должны быть достаточны для размещения специального оборудования;
высокая подвижность и готовность к функционированию, живучесть, надежность;
соответствующие современным требованиям эксплуатационно-технические свойства: тягово-скоростные; тормозные; управляемости, устойчивости, плавности хода; топливной экономичности, проходимости, маневренности, водоходности и безопасности конструкции;
наличие легкой противопульной брони;
способность к самоокапыванию, самовытаскиванию и самообороне;
оснащение системой жизнеобеспечения расчета;
малые значения демаскирующих факторов и др.
Автопоезда являются эффективным средством повышения грузоподъемности. Возможность разъединения тягача и полуприцепа (прицепа) позволяет рационально организовать транспортный процесс, упрощает техническое обслуживание и ремонт. Шарнирные сочленения тягача и полуприцепа обеспечивают гибкость в вертикальной и горизонтальной плоскостях, благодаря чему автопоезд обладает хорошей маневренностью.
Однако автопоезда имеют существенные конструктивные и эксплуатационные недостатки:
недостаточные управляемость и поворачиваемость, устойчивость и проходимость по местности;
масса автопоезда больше массы многоосного автомобиля в несколько раз, база – в 1,5-2 раза, высота центра масс - в 1,2 раза;
автопоезд имеет в 2 раза больше основных узлов и агрегатов;
неблагоприятное соотношение масс тягача и полуприцепа с грузом (практически 1 : 4) ухудшает устойчивость и управляемость.
Колесные машины по своей конструкции лучше приспособлены к совершению длительных маршей в высоких темпах. Они могут двигаться по дорогам с искусственным покрытием с большими скоростями, не разрушая их, обладают большей плавностью хода и лучшей вибрационной защитой. Расход топлива на транспортирование единицы груза на колесной машине в 1,5-2 раза меньше, чем на гусеничной. Межремонтные сроки колесных машин по двигателю в 3-5 раз, а по ходовой части в 10-15 раз больше, чем гусеничных машин. Колесные машины меньше чувствительны к нарушениям периодичности технического обслуживания, а трудоемкость его проведения в 4-6 раз меньше, чем гусеничных.
По проходимости и маневренности в сложных дорожно-климатических условиях гусеничные машины превосходят колесные, поэтому они применяются в тех случаях, когда данный фактор является решающим.
Многоосные автомобили подразделяются по числу колесных осей и их размещению по базе, которое условно обозначают колесной формулой. Цифры осевой формулы обозначают число рядом расположенных смежных колесных осей.
Например, при равномерном размещении колесных осей по базе трехосного автомобиля осевая формула будет иметь вид 1-1-1, а для четырехосного автомобиля с тележечной схемой размещения колесных осей по базе - 2-2 и т.д.
Двумя другими признаками общих конструктивных решений являются: схема рулевого управления и схема раздачи мощности по колесам.
Схему рулевого управления условно обозначают формулой управления, показывающей порядковый номер колесной оси с поворотными колесами. Например, при двух передних осях с поворотными колесами для четырехосного автомобиля формула управления 12-00, а при передней и задней осях с поворотными колесами - 1–00-4.
Для условного обозначения схемы раздачи мощности по колесам используется колесная формула, характеризующая число колес автомобиля и число ведущих из них, например, 6´4, 8´8 и т. д.
Места расположения осей с ведущими колесами обозначаются формулой привода колесных осей, в которой указывается порядковый номер колесных осей с ведущими колесами. Например, трехосный автомобиль со всеми ведущими колесными осями имеет формулу привода 6´6 - 123.
Дополнительной характеристикой схемы трансмиссии является также число развязывающих узловых точек, к которым относятся дифференциальные, отключающиеся муфты, муфты свободного хода.
Наиболее распространенные общие конструктивные решения многоосных автомобилей приведены в таблице 5.
Сочлененные автомобили имеют значительно лучшую, чем автопоезда равной грузоподъемности проходимость, их длина меньше на 20-30%, масса автомобиля - на 13–15%, а ширина габаритного коридора – на 35%. Сочлененные автомобили уже сейчас превосходят некоторые гусеничные машины по проходимости и ряду других свойств.
Таблица 5
Рис. 17. Силы, действующие на АНО при входе в воду
Пренебрегая силой тяги водоходного движителя и силой сопротивления воды, составим уравнение моментов относительно оси, проходящей через начало координат:
Отсюда
Предельный угол выхода АНО из воды определяется по условиям незатопляемости, возможности выхода АНО по силе тяги и по силе сцепления колес с грунтом. Возможность выхода АНО по силе тяги оценивается по выражению (рис. 18)
,
где 
- крутящий момент двигателя;
- к.п.д. силовой передачи;
- передаточное число силовой передачи;
- радиус колеса;
- сила тяги водоходного движителя;
- коэффициент сопротивления качению.
При выходе из воды часть крутящего момента двигателя реализуется колесным движителем, а часть водоходным.
Предельный угол выхода АНО из воды по сцеплению колес с грунтом, которое в воде за счет разгрузки от силы плавучести меньше, чем на суше, находится из выражения
,
где 
- коэффициент сцепления колес с грунтом.
Непотопляемость (живучесть) плавающего АНО наряду с запасом плавучести обеспечивается наличием водооткачивающих средств.
На АНО, как правило, устанавливают электрические центробежные насосы 1 (рис. 19), которые обеспечивают откачку воды, просочившейся через зазоры и уплотнения внутрь корпуса АНО, по трубопроводу 2, через обратный клапан 3 за борт выше ватерлинии.
Рис. 19. Схема действия водооткачивающих средств
Кингстоны предназначены для удаления воды из корпуса АНО после выхода его на сушу. Представляют собой клапаны с ручным управлением. После слива воды они должны быть постоянно закрыты.
Несущие конструкции
Все элементы конструкции АНО подвержены воздействию каких-либо нагрузок. Однако несущими конструкциями называют лишь те, которые воспринимают («несут») большую часть внешних нагрузок, собственный вес элементов конструкции АНО, инерционные силы.
К внешним нагрузкам относятся вес ракет, сила воздействия газовой струи ракетного двигателя, ветровая нагрузка, избыточное давление во фронте ударной волны и др.
К несущим конструкциям относятся рамы базовых шасси; опорные рамы (балки) или силовые кронштейны, установленные на раме шасси; несущий корпус кабины (отсека управления); опорные домкраты системы вывешивания АНО; направляющие или контейнеры пусковых установок; ложементы; опорные, поворотные рамы и стрелы кранов и другие элементы.
Несущие конструкции определяют (задают) форму АНО и взаимное расположение его элементов в пространстве.
Основным показателем качества несущих конструкций является их масса при условии соблюдения их прочностных свойств. Поэтому отыскание наилучшего конструктивного решения при их разработке сводится к выбору несущей конструкции минимального веса.
Рамы базовых шасси АНО воспринимают основные нагрузки в статическом и динамическом (движение, пуск ракет) положениях.
Рамы базовых шасси многоцелевого назначения рассчитываются на нагрузки, соответствующие максимальной грузоподъемности. Однако компоновка специального оборудования может привести к распределению нагрузок, действующих на раму, отличному от расчетных. Для снижения местных нагрузок устанавливаются дополнительные опорные рамы, опорные балки и кронштейны.
Основные требования, предъявляемые к опорным рамам, определяются их назначением и условиями работы. Рамы обеспечивают базирование и неизменное взаимное расположение устанавливаемых на них механизмов и сборочных единиц, которое не должно изменяться в процессе эксплуатации АНО, поэтому опорная рама должна обеспечивать достаточную точность расположения присоединительных поверхностей и иметь требуемую жесткость.
Вес установленных элементов, динамические нагрузки, действующие на раму, требуют от нее высокой прочности.
Конструкция опорной рамы приведена на рисунке 20. Она представляет собой сварную конструкцию, основу которой составляют правая 2 и левая 3 продольные балки, соединенные между собой поперечными балками 1, ребрами и накладками, обеспечивающими монтаж элементов специальной части. Все балки и связи свариваются из гнутых профилей и имеют коробчатое сечение.
Применение листовых штампованных конструкций является эффективным средством уменьшения массы.
Для повышения жесткости без существенного увеличения массы несущих конструкций АНО применяются следующие основные конструктивные способы:
всемерное устранение изгиба, замена его растяжением или сжатием;
целесообразная расстановка опор для элементов, работающих на изгиб;
рациональное, но не сопровождающееся возрастанием массы увеличение моментов инерции сечений;
рациональное усиление ребрами, работающими предпочтительно на сжатие;
блокирование деформаций введением поперечных и диагональных связей;
применение сферических, сводчатых, яйцевидных и тому подобных форм для элементов коробчатого типа;
применение коробчатых, двущельных, ячеистых и сотовых конструкций для деталей типа плит.
 |
Для повышения жесткости без увеличения массы элементов необходимо усиливать участки сечений, подвергающиеся при данном виде нагружения наиболее высоким напряжениям, и удалять ненагруженные и малонагруженные участки.
При изгибе напряжены сечения, наиболее удаленные от нейтральной оси.
При кручении напряжены внешние волокна, по направлению к центру напряжения уменьшаются, и в центре они равны нулю. Следовательно, целесообразно всемерно развивать наружные размеры, сосредотачивая материал на периферии и удаляя его из центра.
Наибольшей жесткостью и прочностью при наименьшей массе обладают развитые по периферии полые тонкостенные элементы типа коробок, труб и оболочек.
Пониженную прочность и жесткость тонколистовых конструкций компенсируют приданием коробчатых и сводчатых форм, выдавливанием рельефов, отбортовкой, введением связей, приваркой профилей жесткости.
На рисунке 21 приведено сравнение показателей различных профилей при изгибе. В основу сравнения положены условия равенства масс (площадей сечений).
За единицу приняты масса т, моменты сопротивления W и инерции J исходного профиля 1.
Придание наиболее целесообразной двутавровой формы профилям одинаковой массы увеличивает их прочность в 9 раз, а жесткость в 40 раз по сравнению с исходным профилем 1.
При изгибе и кручении профилей особенно эффективны диагональные связи. Даже при одной диагональной связи моменты инерции сечения 5 увеличиваются в 1,55-3 раза при незначительном увеличении массы (в 1,26 раза).
Увеличение габаритных размеров и уменьшение толщины стенок несущих конструкций коробчатого сечения выдвигают на первый план повышение поперечной жесткости и предотвращение потери устойчивости.
Для предупреждения прогиба вертикальных стенок 1 (рис. 22) и перекоса профиля 2 под действием нагрузок наиболее эффективным является введение поперечных и продольных связей 3, 4, 5.
Рис. 22. Увеличение жесткости и устойчивости
тонкостенных балок
Для увеличения жесткости на стенках несущих конструкций выбивают рельефы, формы которых показаны на рисунке 23.
Рис. 23. Рельефы жесткости
Рельефные валики должны располагаться вдоль плоскости действия изгибающего момента (рис. 24а), так как обратное расположение (рис. 24б) не увеличивает жесткости. Наилучшим расположением валиков для прямоугольных пластин является диагональное (рис.24в).
Расчеты типовых несущих конструкций представлены в соответствующих разделах данного учебника.
А.В.БУКАЕВ, Н.В.ЖЕРЕБЦОВ, А.В.ЕЛИСОВ
Дата: 2019-02-02, просмотров: 328.
