Військова гусенична машина з модульним повноприводним електромеханічним рушієм

1. Військова гусенична машина з модульним повноприводним електромеханічним рушієм, що містить броньований корпус, усередині якого розміщені один або декілька джерел енергії, і закріплений на корпусі гусеничний рушій, який знаходиться поза корпусом і складається з пари гусениць, розміщених по обидві сторони корпусу на колесах, щонайменше одна пара яких приводиться в рух силовими елементами, яка відрізняється тим, що як приводні силові елементи обох гусениць встановлені обертальні електричні двигуни оберненого типу, що форсуються, у модуль C2 2 (19) 1 3 94824 4 танк АЕТ» (див. журнал «Зарубіжний військовий ромеханічних приводів кожного з його чотирьох огляд». М.: 1997 № 4, с. 25-29). коліс. Це забезпечує якісно нові можливості сисЕлектромеханічну трансмісію цього танка розтеми приводу, які істотно розширюють експлуатаробляють фірми FMC і General Dynamics. Застосуційні характеристики автомобіля і сприяючі шировання електромеханічної трансмісії в проектовакій комп'ютеризації його системи управління. ному танку АЕТ значно покращує компоновку танПрототипом передбачуваного винаходу є іміка за рахунок простоти передачі потоку енергії по татор диференціального натягнення гусеничного електричних ланцюгах замість складних кінемаобводу гусеничних рушіїв згідно з патентом Україтичних і гідравлічних ланцюгів, які використовуни № 84419, МПК F41H7/02, G01M17/00 від ються в трансмісіях іншого типу. Актуальність 27.10.2008, "Бюлетень", № 20 (Беліков В.Т., Голостворення електромеханічних трансмісій для бровань В.Г., Дяченко О.Ф., Лещенко О.І.). нетанкової техніки була підтверджена на І МіжнаЗапропонований у вказаному вище патенті родній конференції з бойових електрифікованих пристрій складається з двох зубчастих коліс, що машин (Ізраїль, 1995). знаходяться в зачепленні з імітатором гусеничного Найбільш прогресивною тенденцією викорисланцюга у вигляді однорядного або багаторядного тання електричних двигунів для тягового приводу пластинчасто-роликового ланцюга. Принциповою транспортних систем є безпосереднє вбудовуванвідмінністю цього імітатора від відомих установок ня таких приводних двигунів в колеса. Пристрої подібного роду є те, що кожне із зубчастих коліс, подібного типу, засновані на об'єднанні коліс з що знаходяться в зачепленні з ланками пластинприводними електродвигунами, визначаються в часто-роликового ланцюга, жорстко закріплене на даний час терміном «мотор-колесо». валу приводного електричного двигуна, частота В минулі роки мотор-колеса використовувалиобертання якого може плавно регулюватися в шися виключно в такій важкій колісній транспортній роких межах. Така особливість конструкції імітатотехніці, як, наприклад, великовантажні кар'єрні ра, виконаного відповідно до патенту № 84419, самоскиди. Це було пов'язано з тією особливістю дозволяє досить просто регулювати ступінь натягцих машин, що унікальні габарити їх коліс дозвонення нижньої і верхньої гілок пластинчастолили вбудовувати в них не тільки електричні двироликового ланцюга, що знаходиться в жорсткому гуни звичайної конструкції, що оберталися, але і зачепленні з обома зубчатими колесами установмеханічні редуктори достатньо великих об'ємів. ки. Це досягається завдяки відповідному регулюРозробки останніх років в області створення ванню співвідношення між величинами моментів, електричних двигунів, в яких основне магнітне що обертають, і частот обертання двох приводних поле створюється постійними магнітами високої електродвигунів імітатора. енергії на базі рідкоземельних металів (самарій, До недоліків прототипу можна віднести: неодим, диспрозій і тому подібні), дозволили не - збільшені габарити установки, що обумовлетільки значно підвищити питомі показники електне застосуванням для приводу зубчастих коліс, що родвигунів, але і буквально в рази збільшити їх знаходяться в механічному контакті з пластинчасперевантажувальну здатність. то-роликовим імітатором гусеничного ланцюга, Саме остання обставина і з'явилася тим істотелектричних двигунів звичайної конструкції, що ним чинником принципового плану, який привів до обертаються; інтенсивного використання електричного приводу - у запропонованій конструкції прототипу не останніми роками в наймасовішому, легковому передбачено використання концепції модульного автомобілебудуванні. Тут почали використовувапринципу побудови технічних систем, що обмежує тися безредукторні мотор-колеса на основі викоможливості її модернізації і знижує рівень ремонристання приводних електричних двигунів обернетопридатності; ної конструкції. Статор такого двигуна - імітатор не може бути використаний для встановлений в маточині колеса транспортного практичних досліджень особливостей функціонузасобу, що приводиться, і забезпечений якірною вання гусеничного рушія в реальних польових обмоткою, підключеною до джерела електричної умовах. енергії через перетворювач. Ротор електродвигуУ основу винаходу поставлено задачу усуненна оберненої конструкції розміщений зовні статора ня недоліків прототипу. З цією метою в військової і жорстко закріплений усередині обода колеса трагусеничній машині з модульним повноприводним нспортного засобу, що приводиться. Комплект електромеханічним рушієм для приводу ведучих рідкісноземельних постійних магнітів, що створюколіс гусеничного рушія запропоновано застосувають основне магнітне поле двигуна, жорстко закріти жорстке механічне об'єднання роторів приводплений на внутрішній поверхні ротора, зверненій них електричних двигунів оберненого типу, що до зовнішньої поверхні статора, де розміщена обфорсуються, з обіддям ведучих і напрямних коліс, мотка якоря. У пазах обмотки статора додатково які знаходяться в механічному зачепленні з парою розміщені елементи системи рідинного охолоджугусеничних ланцюгів гусеничного рушія. Очевидно, вання двигуна, сприяючого підвищенню питомих що тут використаний принцип приводу гусениць на показників двигуна. основі безредукторних мотор-коліс. Завдяки застосуванню мотор-коліс з приводЯк показано вище, підвищення перевантажуними двигунами оберненої конструкції, вбудованих вальної здатності, тобто форсування динамічних безпосередньо в обід колеса, що приводиться, без показників сучасних тягових двигунів досягнута за редуктора, легкодосяжна практична реалізація рахунок використання в них високоенергетичних повноприводних схем колісного рушія легкового постійних магнітів. Залежно від виду матеріалів, з автомобіля на основі повністю автономних електяких виготовлені постійні магніти збудження осно 5 94824 6 вного магнітного поля, для одного і того ж статора модульним повноприводним електромеханічним оберненого електродвигуна можна виготовити три рушієм, представлені: конструктивно повністю ідентичних ротори, таких, Фіг. 1. Ведуче (напрямне) колесо гусеничного що забезпечують отримання в одному і тому ж рушія з вбудованим в обід колеса модулем електгабариті приводного оберненого двигуна трьох родвигуна оберненої конструкції, подовжній розріз; ідентичних по габаритах модулів з номінальними Фіг. 2. Привод ведучого (напрямного) колеса моментами, що розрізняються один від одного в гусеничного рушія у вигляді вбудованого в обід співвідношенні 1:3:3,7. Вказане співвідношення колеса модуля електродвигуна оберненої конструмоментів обумовлене тим, що для постійних магнікції і комплекту ідентичних йому модулів, розміщетів на основі феритів барію і стронцію величина них у циліндровому корпусі, який безпосередньо магнітної індукції основного поля складає 0,3...0,33 прикріплений до корпусу ведучого (напрямного) Тл, для рідкісноземельних самарій-кобальтових колеса, подовжній розріз; магнітів - 0,9...0,95 Тл, для композицій неодимФіг. 3. Привод ведучого (напрямного) колеса залізо-бор - 1,1...1,2 Тл. гусеничного рушія у вигляді вбудованого в обід Установка модульних обернених двигунів, що модуля електродвигуна оберненої конструкції і форсуються, в обідді не тільки провідних коліс комплекту ідентичних йому модулів електродвигугусеничного рушія, але і в обідді його напрямних нів, розміщених у циліндровому корпусі, прикріпколіс, забезпечених, як і провідні колеса, для поленому до корпусу ведучого (напрямного) колеса силення механічного контакту з гусеничними ланза допомогою проміжної втулки, подовжній розріз; цюгами зубцями, забезпечує отримання повнопФіг. 4. Привод ведучого (напрямного) колеса риводної схеми гусеничного рушія, що значно гусеничного рушія у вигляді вбудованого в його підвищує його функціональні можливості. обід модуля електродвигуна оберненої конструкції З метою збільшення потужності електричного і комплекту модулів більшої або меншої потужносприводу гусеничного рушія військової гусеничної ті, розміщених у циліндровому корпусі, який прикмашини запропоновано виконати привод кожного з ріплений до ведучого (напрямного) колеса за доприводних коліс у вигляді набору з одного або помогою проміжної втулки, подовжній розріз; декількох ідентичних додаткових модулів обернеФіг. 5. Передня частина повноприводного гуних електродвигунів, що форсуються, закріплених сеничного рушія з направляючим колесом, в обід у загальному циліндровому корпусі, який розміщеякого вбудований модуль електродвигуна обернений усередині корпусу бойової гусеничної машини. ної конструкції, вигляд збоку; Подальше розширення функціональних можФіг. 6. Задня частина повноприводного гусениливостей пропонованої військової гусеничної мачного рушія з направляючим колесом, в обід якого шини з модульним повноприводним електромехавбудований модуль електродвигуна оберненої нічним приводом полягає в тому, що додаткові конструкції, вигляд збоку; приводні модулі обернених електричних двигунів, Фіг. 7. Загальний вид повноприводного гусенищо форсуються, виконані з потужностями, величного рушія з ведучим і направляючим колесами, в кими або меншими потужності двигуна, безпосеобіддя яких вбудовані модулі електродвигунів редньо закріпленого в ободі провідного колеса. оберненої конструкції, вигляд збоку; Для подальшого удосконалення пропонованої Фіг. 8. Ведуче (напрямне) колесо гусеничного повноприводної системи запропонована установка рушія з вбудованим в обід модуля електродвигудодаткових модульних двигунів, що форсуються, в ном трансверсального типу при подачі імпульсу обідді опорних і підтримуючих котків гусеничного струму, що управляє, на лівий магнітопровід старушія. тора, подовжній розріз; З метою підвищення питомих показників елекФіг. 9. Ведуче (напрямне) колесо гусеничного тромеханічного приводу гусеничного рушія в цілорушія з вбудованим в обід модуля електродвигуму запропоновано використовувати електродвигуном трансверсального типу при подачі імпульсу ни з поперечним контуром замикання основного струму, що управляє, на лівий магнітопровід стамагнітного потоку, тобто електричні двигуни трантора, розріз по А-А; сверсального типу, розроблені в Німеччині співроФіг. 10. Ведуче (напрямне) колесо гусеничного бітниками Військового інституту Бундесверу (див., рушія з вбудованим в обід модуля електродвигунаприклад, H.Weh, Н.Mosebach: ном трансверсального типу при подачі імпульсу "Transversalflussmaschinen", Wehrtechnisches струму, що управляє, на правий магнітопровід стаSymposium "Moderne elektrische Energietechnik in тора, подовжній розріз; der Bundeswehr", 27 - 29.11.1989; H.Weh, H.May, Фіг. 11. Ведуче (напрямне) колесо гусеничного M.Shalaby: "Highly Effective Magnetic Circuits рушія з вбудованим в обід модуля електродвигуPermanent Magnet Exited Synchronous machines", ном трансверсального типу при подачі імпульсу Proc. ICEM 1990, Cambridge, USA). Електричні струму, що управляє, на правий магнітопровід стадвигуни трансверсального типу в тих же габаритора, розріз по В-В; тах, що і звичайні електричні двигуни, що обертаФіг. 12. Загальний вид повноприводного гусеються, з постійними магнітами, розвивають потужничного рушія з установкою допоміжних електродності, великі на 40...45 %, що особливо важливе вигунів оберненої конструкції в обіддя опорних і для приводних електричних двигунів, які передбапідтримуючих коліс, вигляд збоку; чається використовувати в гусеничних рушіях боНа фіг. 1 в подовжньому розрізі представлена йових гусеничних машин. конструктивна компоновка прямого, безпосередНа кресленнях, що ілюструють конструктивну нього електромеханічного приводу ведучих (насуть пропонованої бойової гусеничної машини з прямних) коліс гусеничного рушія пропонованої 7 94824 8 військової гусеничної машини з повноприводним тричного приводу електродвигунів трансверсальелектромеханічним рушієм. Нерухомий вал 1 вбуного типу тих, що відмітні тим, що силові лінії їх дованого модуля приводного двигуна оберненої основного магнітного поля замкнуті по контурах, конструкції жорстко прикріплений до борту 2 бойоплощини яких перпендикулярні напряму обертанвих гусеничних машини. На валу 1 приводного ня ротора двигуна. Ці особливості конструктивного двигуна закріплений статор 3 електродвигуни, що виконання подібних двигунів при дотриманні певнесе якірну обмотку 4, підключену до перетворюних умов, а, саме, виборі величини полюсного дівача електричної енергії, на фіг. 1 не показаному, лення двигунів в межах 10...15 міліметрів дозвоза допомогою живильних провідників 5, що прохоляють отримати в тих же габаритах, які мають дять усередині вала 1 двигуна. Магнітопровід 6 електродвигуни звичайної конструкції з подовжнім ротора двигуна жорстко закріплений усередині контуром замикання силових ліній магнітного поля, обода 7 ведучого (напрямного) колеса гусеничного підвищення питомих показників на 40...45 %. Старушія. Високоенергетичні постійні магніти 8, що тор електричного двигуна трансверсального типу створюють основне магнітне поле приводного двивиконаний у вигляді набору, що складається з гуна, прикріплені до магнітопроводу 6 ротора з двох ідентичних елементів 23 П-подібного поперебоку, зверненого до магнітопроводу статора 3. чного перерізу. У прямокутних пазах 24 укладені Бічна кришка 9 ведучого (напрямного) колеса рудві кільцеві якірні обмотки 25, які забезпечують шія забезпечена підшипником 10, насадженим на економію обмотувальних матеріалів до 20 % за вал 1. Із зовнішнього боку приводний двигун захирахунок відсутності сполучних лобових частин, щений другою бічною кришкою 11. характерних для секцій якірних обмоток двигунів На фіг. 2 представлена конструкція прямого, звичайної конструкції, показаних на фігурах 1, 7. безпосереднього електромеханічного приводу Підведення живлення до кільцевих якірних обмопропонованої військової гусеничної машини, яка ток здійснене за допомогою провідників 26, які відрізняється від конструкції, представленої на фіг. прокладені у валу 1 двигуна. Магнітопровід ротора 1, тим, що цей привід доповнений комплектом модвигуна, що несе постійні магніти 8, що створюють дульних приводних двигунів оберненої конструкції, основне магнітне поле двигуна, жорстко закріплекожен з яких конструктивно повністю ідентичний ний в ободі 7 ведучого (напрямного) колеса. Посприводному модулю, вбудованому в обід 7 ведутійні магніти 8 правої частини ротора зрушені по чого (напрямного) колеса. Кожен з модулів цих колу щодо постійних магнітів 8 його лівої частини двигунів жорстко встановлений в циліндровому на половину полюсного ділення. При подачі живкорпусі 12, який, у свою чергу прикріплений до лення тільки на кільцеву якірну обмотку 25 лівого бічної кришки 9, зверненої до борту бойової гусемагнітопроводу статора в напрямі, показаному на ничної машини. Статори 3 всіх приводних двигунів фіг. 8, ротор двигуна фіксується в положенні, пожорстко закріплені на загальному валу 13, закріпказаному на фіг. 9. При цьому постійні магніти 8 леному на стійці 14. Циліндровий корпус 12 забезправої частини ротора займуть положення, покапечений додатковими кульковими опорами 15. На зане на фіг. 11. При відключенні лівої якірної обвалу 13 приводу встановлені вальниці 10 кочень. мотки 25 від живильної мережі і подачі живлення На фіг. 3 представлений варіант конструктивна праву якірну обмотку 25 в напрямі, показаному ного виконання приводу, який не вимагає установна фіг. 10, ротор двигуна почне обертання в наки додаткових кулькових опор 15. Спрощення допрямі, який так само показаний на цьому кресленсягнуте завдяки тому, що механічний контакт ні. ведучих (напрямних) коліс з приводними модуляНа фіг. 12 показаний приклад доповнення повми, встановленими усередині корпусу пропонованого приводу гусеничного рушія пропонованої боної бойової гусеничної машини, досягнутий завдяйової гусеничної машини оберненими електрички втулці 16, встановленій на вальницях (вальниці) ними двигунами, вбудованими, наприклад, в 17 кочень, розміщених в борту 2 і закріплених на частину опорних і підтримуючих катків 27 і 28, відзагальному валу 13. повідно. На фіг. 4 представлена конструкція електроПропонована бойова гусенична машина з повмеханічного приводу ведучих (напрямних) коліс, ноприводним електромеханічним рушієм працює що відрізняється від приведеної на фіг. 3 тим, що таким чином. Електрична енергія, вироблена боркожен з модулів комплекту додаткових приводних товим генератором у вигляді, наприклад, електримодулів, розміщених усередині пропонованої бочної машини, що обертається, приводиться двигуйової гусеничної машини, має потужність, велику ном внутрішнього згорання або газовою турбіною або меншу потужності електричного двигуна, або отримана від електрохімічного джерела у вивстановленого безпосередньо в обідді 7 ведучих гляді акумуляторів або паливних елементів, змі(напрямних) коліс повноприводного гусеничного ниться до вигляду, придатного для споживання рушія. приводними електричними двигунами, і буде поНа фігурах 5, 6 і 7 представлені, відповідно, даватися на якірні обмотки приводних двигунів. елементи передньої, задньої частин і загального Приводні електричні двигуни приводять в рух відвиду приводу однієї з гусениць повноприводного повідні колеса гусеничного рушія бойової гусеничелектромеханічного гусеничного рушія, де напряної машини, яка починає рух відповідно до парамне колесо 18 і ведуче колесо 19 приводять в рух метрів, заданих системою управління. Датчики гусеничний ланцюг 20, забезпечений опорними вказаної системи управління через перетворювачі котками 21 і підтримуючими котками 22. електричної енергії впливають на величини напруНа фігурах 8, 9, 10 і 11 ілюструється приклад ги і струмів, що подаються на приводні двигуни використання для прямого, безпосереднього електак, щоб було забезпечено підтримку таких спів 9 94824 10 відношень між моментами, що обертали, двигунаступні обставини принципового значення. Відомо, ми, що розвиваються, і їх частотами обертання, що безпосередні, прямі електричні приводи, у яких завдяки яким досягається оптимальний ступінь з інтегрального кінематичного ланцюга приводу натягнення гілок гусеничного обводу залежно від повністю усунені проміжні неелектричні трансфоякості ґрунту. рматори енергії будь-якого типу, забезпечують Очевидне те, що повноприводні схеми електвисоку експлуатаційну надійність, а модульність ромеханічних гусеничних рушіїв значно підвищуконструкції вбудованих обернених приводних елеють функціональні можливості бойової гусеничної ктричних двигунів, відповідно, - високу ремонтомашини на основі зростання ступеня її керованоспридатність, зменшуючи експлуатаційні витрати. ті. На додаток до цього слід звернути увагу на на 11 94824 12 13 94824 14 15 94824 16 17 94824 18 19 94824 20 21 Комп’ютерна верстка В. Мацело 94824 Підписне 22 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601