автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Непотопляемость двухзвенных амфибийных машин

На правах рукописи

ТАТАРИНОВ ЮРИЙ ЮРЬЕВИЧ

НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ ДВУХЗВЕННЫХ АМФИБИЙНЫХ МАШИН

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре "Тягачей и амфибийных машин" Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета).

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Степанов А.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор НарбутА.Н.

кандидат технических наук, Тукмаков В.А.

Ведущая организация - ФГУП ЦНИИ 21 МО РФ

Защита диссертации состоится "...."...............2004 г. в.....часов

на заседании диссертационного совета Д 212.126.04 ВАК РФ при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский проспект, 64, ауд....

Просим Вас принять участие в заседании диссертационного совета или послать по указанному адресу отзыв отзывы в двух экземплярах, заверенных печатью.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке института.

Автореферат разослан "...."...............2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.А. Максимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Количество двухзвенных амфибийных машин, эксплуатируемых различными организациями как транспортные средства и машины, оборудованные специальным технологическим оборудованием, возрастает с каждым днем. Увеличивается так же количество разнообразных по типажу (колесные, гусеничные), грузоподъемности (0,5 - 30 т) и другим конструктивным особенностям двухзвенных машин. Причем большинство этих двухзвенных амфибийных машин работает в различных регионах Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока и Заполярья, для которых характерны специфические климатические и фунтовые условия (тундра, болота, большое число рек и других водных преград, большая протяженность береговой линии морей и океанов, значительные снежные покровы в течение большой части года, малая плотность сети железных и автодорог). По прогнозам специализированных служб, вследствие общего потепления климата на Земле ожидается увеличение числа и масштабов наводнений, произойдут изменения в гидрологических характеристиках рек, озер, болот и других участков труднопроходимой местности.

В связи с этим возрастает роль двухзвенных амфибийных машин, имеющих высочайшую опорную и профильную проходимость и наносящих меньший экологический урон фунтовым поверхностям. Но, к сожалению, эти машины не обладают желательными водоходными свойствами и качествами.

Среди водоходных свойств машин (плавучесть, остойчивость, непотопляемость, ходкость, управляемость) с точки зрения обеспечения безопасности движения по болотам, рекам, озерам очень важным является непотопляемость, которая в свою очередь обусловлена плавучестью, остойчивостью, ходкостью.

К этому следует добавить, что непотопляемость двухзвенных амфибийных машин практически не исследовалась. Все отмеченное выше в совокупности определяет актуальность диссертационной

работы. . • НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА

Цель исследования

Основной целью работы являются качественная и количественная оценка непотопляемости двухзвенных амфибийных машин и разработка рекомендаций по ее улучшению.

Методы исследования

В теоретической части работы были использованы работы отечественных и зарубежных авторов, посвященные теории непотопляемости.

Экспериментальные исследования проводились методами стендовых испытаний физической модели двухзвенной амфибийной машины.

Объект исследования

В качестве объекта исследований выбрана физическая модель (рис. 1) двухзвенного гусеничного транспортера ДТ-ЗОП в масштабе 1:10.

ГРУЗЫ

Рис. 1. Модель двухзвенного транспортера

При моделировании остойчивости необходимо выполнение геометрического, кинематического и динамического подобия модели и натуры. Критерии выполняются при тщательном вычерчивании теоретического чертежа и изготовлении модели, а также в результате статической и динамической балансировки модели. Поэтому координаты центра тяжести и центра величины использовались реальные, но массу модели можно было изменять, устанавливая грузы в корпуса звеньев.

Научная новизна

Впервые выполнены теоретические и экспериментальные исследования непотопляемости двухзвенной амфибийной машины на ее модели.

Результаты этих исследований позволяют научно обоснованно использовать наиболее рациональные пути обеспечения непотопляемости двухзвенных амфибийных машин.

Практическая ценность

Результаты выполненных исследований непотопляемости двухзвенной амфибийной машины можно использовать при проектировании и создании двухзвенных машин и для ориентировочной оценки параметров непотопляемости двухзвенной машины. Исследования показали, что существует реальная возможность значительного повышения основных составляющих непотопляемости для выпускаемых серийно двухзвенных амфибийных машин.

Реализация результатов работы

Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «Тягачей и амфибийных машин» МАДИ (ГТУ), в научно-исследовательских институтах и на заводах, связанных с проектированием, исследованиями и изготовлением амфибийных машин различного типа и назначения.

Апробация работы

Диссертационная работа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Тягачей и амфибийных машин» МАДИ (ГТУ) (2004 г.).

Основные положения диссертационной работы докладывались на 59, 60 и 61 научно-методических и научно-исследовательских-конференциях МАДИ (ГТУ) в подсекции колесных и гусеничных машин высокой проходимости в рамках научно-технического семинара по колесным и гусеничным машинам высокой проходимости в 2001, 2002, 2003 гг.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 4 печатные работы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа в целом содержит 105 страницы машинописного текста, 46 рисунков, список литературы из 37 наименований и 17 страниц приложений.

На защиту выносятся основные положения расчетно-теоре-тических и экспериментальных исследований параметров непотопляемости двухзвенных амфибийных машин, предложенные пути улучшения параметров непотопляемости существующих двухзвенных амфибийных транспортеров.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность темы.

В первой главе проводится обзор НИР по тематике диссертационной работы.

Отмечается, что открытых исследований, касающихся непотопляемости двухзвенных амфибийных машин, практически нет.

Теоретические и экспериментальные исследования составляющих непотопляемости судов и амфибийных машин нашли свое отражение в трудах Муру Н. П., Степанова А. П., Безноса Л. А., Тук-макова В. В.., Мироненко В. П., Егорова Л. Е., Ходоновича Л. Е., Зайцева С. В., Вихрова А. В., Лактионова К. Н. и др. В этих работах изложены основы теории непотопляемости и живучести, методы выбора оптимальных параметров непотопляемости, рассмотрены способы расчета составляющих непотопляемости (плавучести, остойчивости, ходкости).

В работах Степанова А. П. так же предлагается метод определения вероятности успешного преодоления водной преграды поврежденной амфибийной машиной, что представляет определенный интерес в рамках проводимой работы.

В результате анализа существующих материалов, описывающих различные составляющие непотопляемости (плавучесть, остойчивость, ходкость), применительно к кораблям и амфибийным мономашинам, выбираются наиболее эффективные методы оценки непотопляемости амфибийных машин.

Изучение непотопляемости двухзвенных амфибийных машин позволит научно обоснованно определить наиболее целесообразные конструктивные изменения корпусных элементов машин, которые приведут к существенному увеличению как непотопляемости в целом, так и отдельных ее составляющих. Поэтому качественные

и количественные исследования непотопляемости двухзвенных амфибийных машин являются очень важными.

Разработка рекомендаций по наиболее рациональным путям и схемам обеспечения непотопляемости двухзвенных амфибийных машин, приведет к уменьшению случаев происшествий с этими машинами и их экипажами, связанных с особенностями эксплуатации двухзвенных транспортеров на воде.

В конце главы приведены задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:

1. Определить особенности процесса потери плавучести двухзвенных амфибийных машин при различных площадях повреждений корпусов их звеньев.

2. Исследовать изменения параметров остойчивости при поступлении забортной воды в корпуса звеньев при различных положениях корпусов звеньев относительно друг друга в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

3. Оценить возможность движения с более высокими скоростями двухзвенных амфибийных машин при повреждениях корпусов звеньев.

4. Определить вероятность успешного преодоления водных преград двухзвенными амфибийными машинами.

Вторая глава посвящена теоретическим основам непотопляемости как мономашин, так и двухзвенных амфибийных машин. Рассматривается также вероятность успешного преодоления водной преграды с позиций непотопляемости.

Непотопляемость является важным составным элементом живучести двухзвенных амфибийных машин.

Под непотопляемостью амфибийных машин, в корпус которых вследствие каких-либо причин поступает забортная вода, понимается способность системы «экипаж-машина» продолжать движение до выхода на берег за счет поддержания в необходимой степени параметров плавучести, остойчивости, ходкости и управляемости. До тех пор пока машина сохраняет плавучесть и остойчивость и, следовательно, способна продолжать движение хотя бы с ограниченной скоростью, она обладает свойством непотопляемости.

Приведенное определение непотопляемости устанавливает предельные случаи, при которых свойство непотопляемости утрачивается амфибийной машиной. Такими характерными случаями являются случаи, во-первых, когда машина тонет из-за потери плавучести, во-вторых, когда машина опрокидывается вследствие потери остойчивости и, в третьих, когда машина, в корпус которой через повреждения поступает забортная вода, по каким-либо причинам теряет подвижность и не может двигаться к берегу водной преграды. Последний случай, если машине не будет оказана помощь со стороны, также приводит, в конечном счете, к потоплению машины, если экипаж своими силами не может ликвидировать поступление забортной воды в корпус.

Применительно к двухзвенным машинам следует отметить важность оценок последствий поступления забортной воды раздельно в первое и второе звенья и одновременное поступление воды в корпуса обоих звеньев. При этом необходимо обязательно учитывать конструктивные особенности машины: возможности изменения положения звеньев относительно друг друга (в горизонтальной плоскости при управлении машины и вертикально-продольной плоскости при выходе на берег в заданных пределах, в вертикально-поперечной плоскости без ограничений по углу поворота).

Оценка возможности движения амфибии с поврежденным корпусом

Амфибийные машины в большинстве случаев преодолевают сравнительно небольшие по ширине водные участки местности. Поэтому выход на берег или достижение мелководья, когда амфибия касается подводного грунта сухопутным движителем, также является доступной и надежной мерой обеспечения непотопляемости машин.

Учитывая, что эта мера сочетается с выполнением основной задачи - преодолением водного участка с перевозимым грузом, можно и нужно рассматривать все вопросы непотопляемости амфибий с позиций возможности достижения ими противоположного берега водного участка, сохранения и доставки перевозимого груза.

Для оценки непотопляемости амфибий и влияния на нее различных конструктивных и эксплуатационных параметров можно составить два уравнения непотопляемости, положив в их основу логические зависимости и соотношения между количеством забортной воды, поступающей в корпус через повреждения, подачей водоотливных средств, определяющей удаление из корпуса вполне определенного количества забортной воды, запасами плавучести и параметрами остойчивости.

На рис. 2 представлена схема, показывающая, что преодоление реки ведется со сносом вниз по течению с курсовым углом обеспечивающим минимальное время переправы. При этом делаются следующие допущения:

Рис. 2. Схема преодоления реки

а) амфибия не имеет полной герметизации подводной части корпуса, поэтому водоотливные средства включаются в работу при входе амфибии в воду и время работы водоотливных средств принимается равным времени преодоления реки;

б) все повреждения корпуса, уплотнений ходовой части и люков сводятся к одному условному, расположенному на днище корпуса и по площади равного сумме всех отдельных площадей повреждений;

в) скорость движения амфибии переменная, зависящая от количества забортной воды в корпусе, глубины водного участка и скорости течения.

Уравнение непотопляемости амфибийной машины из условий сохранения плавучести Это уравнение позволяет оценивать состояние амфибии с позиций сохранения плавучести:

У^ + т^ьфъ, (1)

где Уд}11 - динамический запас плавучести, м3; г - время работы водоотливных средств, с; - подача ¡-того водоотливного средства, м3/с; - время преодоления водного участка или время, в течение которого в корпус поступает забортная вода, с; - расход забортной воды, поступающей в корпус через единичное повреждение, м3/с.

Уравнение непотопляемости двухзвенной амфибийной машины из условий сохранения плавучести

Можно представить несколько подходов при разработке уравнения непотопляемости для двухзвенных машин. В теории двух-звенную машину можно представить в виде «суммы» двух мономашин, каждая из которых обладает собственными водоотливными средствами, работающими независимо друг от друга. Представляя двухзвенную машину как «сумму» двух мономашин, но учитывая, что динамический запас плавучести един для всей машины, можно уравнение непотопляемости из условий сохранения плавучести для двухзвенного транспортера записать в виде:

у*+(2)

где Удуп - динамический запас плавучести, м3; г - время работы водоотливных средств, с; ()„, - подача ¡-того водоотливного средства, м3/с; 1 - время преодоления водного участка или время, в течение которого в корпус поступает забортная вода, с; - расход забортной воды, поступающей в корпус через единичное повреждение, м3/с.

Если принять, что время преодоления водной преграды равно отношению ширины водной преграды к средней скорости машины на плаву, получим:

В "=|. В В п ' _ '

П.+-

Ей*—(Е^да+Е^л/®- (3)

«

Преобразуя это выражение, получаем формулу для ширины водной преграды, которую может преодолеть поврежденный транспортер:

(4)

Однако при проведении расчетов необходимо учитывать, что двухзвенный транспортер ДТ-ЗОП в существующей модификации полностью теряет плавучесть при потере плавучести даже одного звена, что накладывает некоторые ограничения на применение данной формулы. При этом вероятность повреждения первого звена выше вероятности повреждения второго звена. Необходимо отметить, что динамический запас плавучести при небольших (1-2 м/с) скоростях движения близок по величине к статическому, соответственно, учитывая небольшую скорость движения на плаву (4 км/ч), можно приравнять динамический запас плавучести, приходящийся на одно звено, к статическому. То есть фактически при повреждении первого звена уравнение непотопляемости будет иметь вид

а при повреждении второго звена -

V 1 1

ср 1 »

в

Чем больше ширина преодолеваемого водного участка при заданной площади повреждения конкретной амфибийной машины с какими-то значениями максимальной скорости движения, суммарной подачей водоотливных устройств и динамическим запасом плавучести, тем лучше непотопляемость машины.

Поэтому, рассчитывая максимальное значение ширины водного участка В^ по выражению (4) для стандартных значений параметров,

входящих в уравнение непотопляемости, а затем значение при

каком-то другом значении одного из параметров, можно получить зависимости

отражающие влияние отдельных технических параметров амфибии на ее непотопляемость. На рис. 3 приведены такие зависимости для двухзвенного транспортера ДТ-ЗОП, из которых следует, что увеличение динамического запаса плавучести и скорости движения приводит примерно к одинаковому увеличению ширины водного участка при расчетной площади повреждения корпуса.

Наименьшее влияние на непотопляемость в относительных величинах оказывает, как это следует из рис. 3, подача водоотливных устройств. Это связано с тем, что транспортеры серии ДТ изначально обладают недостаточной подачей водоотливных средств (суммарная подача 0,2 м3/мин). Предпочтительней увеличивать все три технических параметра амфибии (скорость, подачу насосов и динамический запас плавучести), но каждый в допустимой и возможной мере.

(7)

В.ут™1 В.утвхН = /(£&/ ^бку) К,та /В..ушхК =

3,5 3 2,5

г

1,5

0,5 0

Рис. 3. Влияние различных факторов на непотопляемость:

Уравнение непотопляемости амфибийной машины из условий сохранения остойчивости

Кроме оценки непотопляемости машины из условий сохранения плавучести, необходимо рассматривать ее непотопляемость с позиций сохранения необходимой остойчивости, так как накопление забортной воды в отсеках корпуса или в корпусе машины, не имеющей отсеков, существенно ухудшает параметры продольной и особенно поперечной остойчивости. Для оценки непотопляемости из условий сохранения необходимой остойчивости можно использовать соотношение между накопившимся количеством воды в корпусе и допустимым ее количеством в долях от полного водоизмещения машины для сохранения необходимой остойчивости.

Тогда уравнение непотопляемости при 1я=т имеет вид:

¿^-'„Еа^. (8)

где - безразмерный коэффициент, регламентирующий предельно допустимое количество воды в корпусе по условиям сохранения необходимой остойчивости; V - полное водоизмещение машины, м3. После замены величиной В^Ь^ получим уравнение

(9)

которое можно использовать для оценки непотопляемости машин и влияния на нее отдельных параметров, имея в виду, что

откуда В„ 2

Из этого выражения можно определить (при различных площадях повреждения корпуса) возможную ширину водного участка, во время преодоления которого остойчивость машины не достигнет недопустимого уровня в результате накопления забортной воды в корпусе.

Зависимости (7), но полученные с помощью уравнения (9), имеют такой же характер, как и представленные на рис. 3, и позволяют выяснить влияние некоторых технических параметров машин на их непотопляемость из условий сохранения остойчивости.

Уравнение непотопляемости двухзвенной амфибийной машины из условий сохранения остойчивости

Для двухзвенных машин процесс потери плавучести и остойчивости отличается от такого же процесса для однокорпусных машин. Различие состоит в том, что на большинстве двухзвенных машин устанавливаются поворотно-сцепные устройства, которые позволяют изменять взаимное расположение звеньев в горизонтальной, продольно-вертикальной и поперечно-вертикальной плоскостях.

Учитывая условия преодоления водного участка, а так же тот факт, что двухзвенный транспортер теряет плавучесть при потере остойчивости даже одного из звеньев (конструктивные особенности транспортеров серии ДТ позволяют свободное вращательное движение звеньев относительно продольной оси), второе уравнение непотопляемости можно рассматривать для каждого звена в отдельности. Тогда для первого звена

(10)

где - полное водоизмещение первого звена.

Для второго звена

(11)

Вероятность преодоления водного участка без потери плавучести и остойчивости

Процесс преодоления водных преград состоит из множества случайных событий, которые в совокупности определяют успех или неудачу преодоления преграды. Например, успешное преодоление преграды зависит от ее ширины, глубины воды, скорости течения, волнения, профиля берега и характеристик его грунта и дна, различного типа подводных препятствий (валуны, сваи, пни) и др. Эти величины являются случайными, но в определенной мере зависящими друг от друга.

Случайными, но не зависящими друг от друга величинами будут скорость движения машины, параметры ее управляемости и остойчивости, степень негерметичности корпуса, количество воды в корпусе и т. д.

Поэтому преодоление водной преграды амфибийной машиной также можно рассматривать как случайный процесс системы с дискретными состояниями, переход которых из одного в другое происходит скачком.

Представим преодоление водной преграды как многошаговый процесс (рис. 4), в котором каждый предшествующий исход имеет

несколько последующих исходов, и изобразим его с помощью графа возможных исходов, обозначив двойными кружками исходы, приводящие к осуществлению интересующего нас события -успешному преодолению водной преграды.

Рис. 4. Этапы преодоления водной преграды

Первый шаг - вход машины в воду до момента ее всплытия -имеет три исхода с вероятностями

соответственно. Исход ¿ц - машина успешно вошла в воду и всплыла, исход - машина застряла при входе в воду и исход - машина получила повреждение и дальше двигаться не может.

На втором шаге - движении машины вплавь - событие х,, может иметь исходы (успешное достижение противоположного берега), (потопление машины) и (выход машины из подготовленного коридора форсирования) с вероятностями

В третьем шаге может быть тоже три исхода: х31 (успешный выход на берег), ^ (застревание при выходе) и дг33 (повреждение машины с невозможностью дальнейшего движения) с вероятностями соответственно

Полная вероятность каждого исхода определяется как произведение всех вероятностей, указанных на ветвях графа, начиная с исследуемого исхода до начального состояния (корня дерева).

Р(хи) = Р1 !■' Р(хп) = Р1г'< />(*») = Аз! Р{хг\) = РиРг\'< Р(хп) = РиРи' = РиРп>

(12)

Р(ХцУ-

'■РиРг\Рп> Р(хп) = Р\\Рг\Рп'< Р(.хзз) = РпРиРи-Рассмотрим в отдельности события как события,

определяющие успех преодоления водной преграды любой амфибийной машиной, в том числе и двухзвенной.

Вероятность успешного входа машины в воду и вероятность успешного выхода машины на берег определяются в основном проходимостью машины, учитывая то, что двухзвенные транспортеры обладают очень высокими параметрами проходимости оценка вероятности входа и выхода не производилась.

Вероятность успешного преодоления водной преграды вплавь без потери плавучести и остойчивости (исход следует оценивать через вероятность непотопления машины.

Для этого уточняются технические характеристики машины: скорость движения по воде, подача водоотливных средств, динамический запас плавучести, время и путь разгона, и др. Затем определяется ширина водной преграды, которая является наиболее распространенной для исследуемого района, т. е. находится математическое ожидание ширины рек. После этого по формуле (13) рассчитывается предельно допустимая площадь повреждения корпуса при которой машина

еще сохраняет плавучесть в процессе преодоления водной преграды.

(13)

Аналогично по формуле (14) определяется предельная допустимая площадь повреждения корпуса при которой транспортер

еще сохранит остойчивость

Л Т Г К Л»(

(14)

Из двух найденных предельных площадей повреждений выбирается наименьшая. Затем, задаваясь степенью эксплуатационной негерметичности корпуса через приведенную к днищу корпуса площадь повреждений находят вероятность исхода при

различных площадях повреждений корпуса Гф, полученных в самом

начале преодоления преграды.

Вероятность определяется как отношение

= + (15)

Сравнение различных машин по общей вероятности благоприятного исхода х31 дает возможность оценивать эффективность различных двухзвенных машин при преодолении водных преград. Для этого целесообразно рассчитывать и строить диаграммы, представляющие из себя семейства кривых при различных значениях v= const и F, = const.

Третья глава представляет собой расчетно-эксперименталь-ную оценку непотопляемости двухзвенных амфибийных машин. Третья глава состоит из 4 основных частей:

- расчетно-экспериментальной оценки использования запаса плавучести двухзвенного транспортера;

- расчетно-экспериментальной оценки остойчивости двухзвен-ного транспортера;

- расчетная оценка изменения ходкости двухзвенного транспортера;

- оценка вероятности преодоления водной преграды.

Оценка плавучести двухзвенного транспортера

Расчетно-экспериментальная оценка использования запаса плавучести двухзвенного транспортера показала, что на существующих двухзвенных транспортерах (серии ДТ) запасы плавучести используются нерационально. При повреждении любого звена возникает дифферент либо на нос, либо на корму, что не позволяет в полном объеме использовать запас плавучести. Несмотря на наличие двух звеньев транспортер полностью теряет плавучесть при затоплении одного (любого) из них. Это связано, прежде всего, с конструктивными особенностями существующих двухзвенных транспортеров. Подача водоотливных средств является недостаточной (при площади повреждения равной 0,02 м2 время полного затопления звена равно 510 с, при использовании насосов подачей 1,5 м3/мин время затопления увеличивается до 800 с).

Оценка остойчивости двухзвенного транспортера

Расчетно-экспериментальная оценка параметров остойчивости двухзвенного транспортера (при расчетах использовались характеристики транспортера ДТ-ЗОП) показала, что существующие двух-звенные транспортеры вследствие своих конструктивных особенностей не используют в полной мере заложенный при проектировании «запас остойчивости».

При наличии блокировки взаимного перемещения звеньев, относительно продольной оси диаграмма остойчивости имеет вид (рис. 5, «оба звена»). Отсутствие блокировки взаимного перемещения звеньев относительно продольной оси остойчивость транспортера равна остойчивости наименее остойчивого звена (рис. 5, «1, 2 звено»).

Сравнение расчетных диаграмм поперечной остойчивости транспортера, плавающего в прямом положении, и того же транспортера, плавающего с большим креном (рис. 6), вызванным горизонтально-поперечным смещением ЦТ транспортера (ЦТ смещался вдоль поперечной оси, с шагом 0,1 м, к правому борту, без изменения высоты), показывает, что у транспортера, плавающего с креном, резко уменьшаются все характеристики запаса остойчивости.

кНм

100

80

40

20

вена

1-е зв РНП . оба г

£__ V

1 л 1

¿ЮГ 1 2-€ звено

1

20

0„

30

40

50

70

00

Рис. 5. Диаграммы поперечной остойчивости 1-го, 2-го звеньев и всего транспортера (в^- угол заливания)

Рис. 6. Диаграммы поперечной остойчивости транспортера при смещении центра тяжести

Максимальный восстанавливающий момент и протяженность положительного участка восходящей ветви диаграммы остойчивости, характеризующие запас статической остойчивости транспортера, плавающего с креном, меньше соответствующих характеристик запаса статической остойчивости транспортера, не имеющего крена. Данные графики построены при допущении, что звенья транспортера жестко связаны при нулевом угле «складывания».

Исследования остойчивости «сложенного» на максимально возможный угол (17° к горизонту, нос и корма подняты вверх) в вертикальной плоскости транспортера показали, что происходит значительное увеличение максимального восстанавливающего момента (рис. 7).

м.

;500г

кНм

'433, 400 23) 30 23> 23>

■ю

юн

50-

«СПС >жен»

%пс Ы1ижеп» ' 1

1

|

О 0„л11О 2ЭВ11Л0Э0

4)

Ю

60

0°

Рис. 7. Диаграммы поперечной остойчивости «сложенного» в вертикальной плоскости транспортера

Однако практически использовать эту особенность невозможно, так как осадка в средней части транспортера меняется так, что любое отклонение от состояния равновесия вызовет немедленное потопление транспортера. При обратном «складывании» транспортера (нос и корма опущены вниз) происходит затопление второго звена через корму.

Проведенные расчеты показали, что остойчивость двухзвенно-го транспортера сравнима с остойчивостью мономашины (начальная метацентрическая высота Ъ0=0,3 м.), однако особенности

конструкции двухзвенных транспортеров позволяют увеличить остойчивость более чем в два раза, для чего необходимо введение в конструкцию транспортера герметичной крыши грузовых отделений и блокировки взаимного перемещения звеньев относительно продольной оси.

Оценка ходкости двухзвенного транспортера

Расчетная оценка изменения ходкости двухзвенного транспортера показала что существующие двухзвенные транспортеры при поступлении в их корпуса забортной воды мало склонны к «заныриванию». На рис. 8 представлены зависимости позволяющие определить количество воды в корпусе транспортера при котором возникает эффект заныривания. Из рис. 8 следует, что эффект «заныривания» (точка А - пересечение зависимости 1 скорости заныривания от количества воды в корпусе с кривой 5 расчетной скорости двухзвенного транспортера ДТ-ЗОП) наступает при большом количестве воды в корпусе, когда транспортер практически теряет ход, и близок к потере плавучести.

-1-1-1-Г-* у,У.,М/С 1

1

«38 ны ри! аш 1е»

з4

4" 2 А

0

И5 А 3'5 '3 2'! 2 1 0,5 0 0.5 1 1.5 2 2,5 3 3.5 4 4,5,

' Б' 1 Ч.»м

V»—2Р-Ч»—ЗЯ8у«-^4Я1 «■*—5У

Рис. 8. Определение зоны «заныривания» 20

Однако при повышении скорости движения на воде необходимо оборудовать транспортер средствами защиты от подпорной волны (волноотражающими щитками).

Оценка вероятности успешного преодоления водной преграды двухзвенным транспортером

При оценке вероятности преодоления водной преграды были приняты следующие допущения:

- транспортер полностью загружен (полная масса 60 т);

- вероятности входа и выхода из воды равны единице (вероятность преодоления водной преграды соответствует вероятности преодоления участка вплавь);

- средняя скорость транспортера на плаву равна 4 км/ч;

- все водоотливные средства включаются, как только машина входит в воду (время работы водоотливных средств равно времени преодоления водной преграды);

- величина суммарного напора, под которым в корпус поступает забортная вода, принимается равным среднему напору между минимальным и максимальным, при которых транспортер сохраняет плавучесть;

- разгоном на плаву в виду небольшой средней скорости движения пренебрегаем;

- динамический запас плавучести в виду небольшой скорости движения принимаем равным статическому;

- критическим с точки зрения сохранения транспортером плавучести будем считать потопление первого звена, обладающего наименьшим статическим запасом плавучести.

Из проведенных нами экспериментов известно, что транспортер теряет плавучесть раньше, чем происходит потеря остойчивости, т. е. при заливании транспортера водой погружение происходит без возникновения крена.

Поэтому вероятность преодоления водной преграды рассчитана из условий сохранения плавучести.

21 Vi»

0.8

0.7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

lili

v = сс IDSt, Эц.е _ const

г 1 = 100

В = 1 000м 1 1 м ■

= 4Ulh

0,1

0.2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0.3

0,9

VF-P«

Рис. 9. Вероятности преодоления водной преграды при различной площади повреждений

На рис. 9 представлены зависимости вероятности успешного преодоления водной преграды от площади повреждений при различной ширине водной преграды.

Из проведенных расчетов следует, что увеличение скорости движения на плаву и запаса плавучести оказывают практически одинаковое влияние на величину вероятности преодоления водной преграды, подача водоотливных средств оказывает меньшее влияние на величину вероятности (рис. 10).

Целесообразным представляется равномерное увеличение высоты надводного борта по всей длине (увеличение высоты надводного борта в 2 раза, приблизительно до 1 м, увеличит вероятность преодоления водной преграды в 1,25 раза), а так же подачи водоотливных средств. Однако надо учитывать, что сравнительно большое увеличение подачи водоотливных средств может быть достигнуто путем относительно небольших изменений конструкции транспортера (установки более производительных насосов), в то время как увеличение статического и, соответственно, динамического запасов плавучести и скорости движения на плаву потребует значительно большего объема работ.

О/Я оуДОЛ/УО

Рис. 10. Вероятности преодоления водной преграды

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенные расчетно-экспериментальные исследования позволили оценить непотопляемость двухзвенного транспортера (на примере транспортера ДТ-ЗОП), и выявить ряд особенностей, присущих именно двухзвенным машинам.

По результатам расчетно-экспериментальных исследований плавучести можно отметить следующее:

1. Транспортер обладает относительно небольшим статическим запасом плавучести - 29 % для 1-го звена, 32 % для 2-го, однако используемая часть этого запаса несколько меньше (порядка 20 % для 1-го звена и 25 % для 2-го). Это связано с тем, что при повреждении любого из звеньев возникает дифферент либо на нос (при затоплении 1-го звена), либо на корму (при затоплении 2-го звена), что приводит к нерациональному использованию запаса плавучести.

2. Утрата плавучести транспортера происходит при затоплении одного из его звеньев. При посадке затопленного звена на мель потопления транспортера не происходит.

3. Подача стандартных водоотливных средств явно недостаточна для надежной эксплуатации транспортера. При значительных площадях повреждений затопление транспортера происходит довольно быстро (при площади повреждения равной 0,3 м2 время затопления равно 10 с), не позволяя достичь берега.

4. Повреждение 1-го звена транспортера является более опасным как вследствие меньшего статического запаса плавучести, так и вследствие более быстрого роста осадки при затоплении звена.

Из расчетно-экспериментальных исследований остойчивости транспортера можно заключить следующее:

1. Существующая конструкция поворотно-сцепного устройства (отсутствие блокировки взаимного перемещения звеньев вокруг продольной оси) не позволяет в полной мере использовать «запас остойчивости» транспортера. «Запас остойчивости» транспортера в этом случае равен «запасу остойчивости» наименее остойчивого звена (2 звено).

2. Отсутствие крыши грузовых отделений существенно снижает использование «запаса остойчивости». Фактически использование восходящей ветви диаграммы остойчивости ограничивается углом заливания - 22°.

3. При относительно небольших значениях поперечного смещения центра тяжести от продольной оси транспортера (порядка 0,1 - 0,2 м) возникает опасность потери остойчивости и соответственно плавучести.

4. Остойчивость транспортера существенно возрастает при «складывании» его звеньев в вертикальной плоскости (корма и нос транспортера подняты вверх), однако изменение осадки в средней части транспортера так велико, что угол заливания приближается к нулю.

5. При «складывании» транспортера в горизонтальной плоскости остойчивость при накренении на борт, в сторону которого производилось складывание, возрастает, а при накренении на

противоположный борт уменьшается, однако это не приводит к утрате транспортером остойчивости.

В итогерасчетно-экспериментальныхисследованийходкос-ти транспортера можно отметить следующее:

1. «Заныривание» транспортера вследствие накопления в 1-м звене воды фактически происходит при таком количестве воды в корпусе, которое исключает возможность дальнейшей эксплуатации транспортера. На практике это означает, что транспортер находится на грани потери плавучести. Соответственно, он не имеет возможности продолжения движения из-за затопления МТО.

2. При рассмотрении возможности увеличения скорости движения транспортера на воде, для защиты от подпорной волны необходимо установить волноотражательный щиток.

В результате расчетного исследования вероятности преодоления поврежденным транспортером водной преграды можно отметить следующее:

1. При отсутствии повреждений вероятность преодоления водной преграды (шириной 100 м) достаточно велика (р ~ 0,9).

2. При получении повреждений в звеньях транспортера вероятность успешного преодоления водной преграды значительно снижается (р ~ 0,6 при принятых допущениях), это вызвано в первую очередь невысокой скоростью движения на плаву, относительно небольшим запасом плавучести и небольшой подачей водоотливных средств.

3. Наиболее рациональным с точки зрения увеличения вероятности успешного преодоления водной преграды представляется увеличение подачи водоотливных средств. Другие варианты увеличения вероятности (увеличение скорости, статического и динамического запасов плавучести) связаны с большим объемом конструктивных переделок.

Общие рекомендации при проектировании двухзвенных транспортеров с позиций непотопляемости

1. Оценку непотопляемости предлагается проводить по следующим уравнениям:

- из условий сохранения остойчивости

* • Д™ пеРВ0Г0 звена,

ад, для второго звена;

- из условий сохранения плавучести:

' Д™ пеРВого звена,

Для второго звена.

2. Необходимо предусмотреть возможность введения герметичной крыши и пола грузовых отделений, а так же обеспечить надежную работу элементов моторно-трансмиссионного отделения при попадании в него забортной воды (защитить электропроводку и электроагрегаты, вывести заборный патрубок системы питания воздухом выше крыши МТО)

3. Высота надводного борта должна быть максимально возможной (из соображений транспортировки транспортера железнодорожным и воздушным транспортом).

4. При оснащении транспортера специальными водоходными движителями (что подразумевает достижение скорости на плаву большей 8 км/ч), необходимо предусмотреть установку волнотражающих или волногасительных щитков, для защиты от носовой подпорной волны и предотвращения «заныривания» при повреждении первого звена транспортера.

5. Поворотно-сцепное устройство транспортера должно иметь возможность блокировки всех степеней свободы, в любой момент времени (при любом угле «складывания» и «скручивания»).

6. Водоотливные средства транспортера должны обеспечивать суммарную подачу не менее 2650 л/мин из поврежденного звена (вероятность преодоления водной преграды возрастет в 1,35 раза, время затопления одного звена увеличивается 2,2 раза).

7. Транспортеры необходимо оборудовать системами сигнализации о поступлении забортной воды в корпус, возникновении опасных кренов и дифферентов.

8. Транспортер должен быть оборудован средствами спасения экипажа, и системами оповещения береговых служб о аварии (наиболее рациональным видится оснащение транспортера стандартным корабельным спасательным плотом ПСН-6М).

Основные результаты работы

Основным результатом работы является качественная и количественная оценка параметров непотопляемости двухзвенных амфибийных машин, проведенная впервые. В работе приводится методика расчета составляющих непотопляемости двухзвенных амфибийных машин, выводятся уравнения непотопляемости. Так же важным является выявление связи конструктивных особенностей существующих двухзвенных амфибийных машин с параметрами их непотопляемости. В конце работы приведены рекомендации направленные на улучшение непотопляемости существующих двух-звенных амфибийных машин.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Татаринов Ю. Ю. Расчетная оценка изменения осадки и дифферента двухзвенного транспортера. МАДИ (ГТУ) -М., 2002. - 7 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.07.2003, №1256-В2003

2. Татаринов Ю. Ю. Особенности непотопляемости двухзвенных плавающих транспортеров с позиций плавучести. МАДИ (ГТУ) - М., 2002. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.07.2003, №1257-В2003

3. Татаринов Ю. Ю. Влияние смещения центра тяжести на остойчивость двухзвенного транспортера ДТ-ЗОП. МАДИ (ГТУ) -М., 2003. - 8 с. -Деп. в ВИНИТИ 02.07.2003, №1258-В2003

4. Татаринов Ю. Ю. Расчетная оценка ходкости двухзвенного транспортера ДТ-ЗОП. МАДИ (ГТУ) - М., 2003. - 7 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.07.2003, №1259-В2003

Принято к исполнению 05/05/2004 Исполнено 06/05/2004

Заказ № 173 Тираж 100 экз

0 0 0 «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095)318-40-68 www autoreferat ru

№1 2 5 7 3

Введение.

Глава 1. Обзор научно-исследовательских работ и литературы. Постановка целей и задач работы.

1.1. Обзор научно-исследовательских работ и литературы.

1.2. Цели и задачи работы.

Глава 2. Теоретические основы непотопляемости двухзвенных амфибийных машин.

2.1. Основные сведения и определения.

2.2. Оценка изменений посадки амфибии и параметров ее остойчивости при поступлении в корпус забортной воды.

2.3. Оценка возможности движения амфибии с поврежденным корпусом.

2.3.1. Уравнение непотопляемости амфибийной машины из условий сохранения плавучести.

2.3.1.1. Динамический запас плавучести и его влияние на возможность движения двухзвенных амфибий с водой в корпусе.

2.3.2. Уравнение непотопляемости двухзвенной амфибийной машины из условий сохранения плавучести.

2.3.3. Уравнение непотопляемости амфибийной машины из условий сохранения остойчивости.

2.3.4. Уравнение непотопляемости двухзвенной амфибийной машины из условий сохранения остойчивости:.

2.4. Вероятность преодоления водного участка без потери плавучести и остойчивости.

Выводы.

Глава 3. Расчетно-экспериментальная оценка процесса и параметров непотопляемости двухзвенного транспортера.

3.1. Методы расчета непотопляемости. Возможные эксплуатационные случаи состояния двухзвенных машин с позиций непотопляемости.:.

3.2. Расчетная оценка использования запаса плавучести двухзвенного транспортера.

3.2.1. Оценка времени затопления двухзвенного транспортера.

G.2.2. Расчетно-экспериментальная оценка изменения осадки и дифферента двухзвенного транспортера.

3.3. Оценка изменения остойчивости.

3.3.1. Расчетно-экспериментальная оценка остойчивости двухзвенного транспортера (на примере транспортера ДТ-ЗОП).

3.4. Расчетная оценка изменения ходкости при поступлении забортной воды в корпуса звеньев.

3.5. Оценка вероятности преодоления водной преграды транспортером с негерметичным корпусом.

3.6. Выводы.

Общие рекомендации при проектировании двухзвенных транспортеров с позиций непотопляемости.

Общие рекомендации для улучшения непотопляемости двухзвенного транспортера на примере транспортера ДТ-ЗОП.

Амфибийные машины различного типа и назначения эксплуатируются во многих странах мира как в разных отраслях гражданского хозяйства, так и в вооруженных силах.

В последнее время амфибийные машины вновь находят все большее применение и у нас в стране.

Большой интерес во всем мире в данный момент уделяется двухзвенным плавающим транспортерам. Сочетание уникальной проходимости и большой грузоподъемности делает возможным* широкоуниверсальное применение данной техники в различных отраслях.

Например, многозвенные транспортеры широко использовались при обслуживании как отечественных, так и зарубежных арктических станций. Рассматривалась возможность применения подобной техники при рейдовой разгрузке судов на Северном морском пути, расчеты показывали, что при использовании двухзвенных транспортеров, адаптированных для плавания в прибрежной морской зоне существенно снижается простой судов, снижается стоимость доставки грузов на берег, значительно упрощается процедура доставки грузов от береговой линии до пакгаузов и складских тер миналов. Применение такого комплекса мер позволило бы существенно экономить средства и время, затрачиваемые на подобные операции.

Широко применялись амфибийные машины и в рыболоведских хозяйствах, когда лов рыбы производился на ограниченных акваториях или вблизи береговой линии.

Исключительно важным представляется использование амфибийных машин, оснащенных специальным оборудованием в частях МЧС. Необходимость в данной технике крайне велика, как показали произошедшие в апреле 2000 г. события в Якутии. Тогда затопленными весенним паводком оказались даже крупные города Ленек и Якутск. Причем эти населенные пункты обладали специальными водоотводными сооружениями. При проведении спасательных работ в этих городах широко использовались* вертолеты МЧС, хотя более эффективно было бы применение специальной амфибийной техники. Плавающие транспортеры обладают большой мобильностью в подобных условиях, кроме того, их значительная (10 -30 тонн) грузоподъемность делает возможным монтаж в их корпусах специализированного оборудования, позволяющего, например, разгребать завалй (при установке бульдозерного и экскаваторного оборудования) или оказывать первую медицинскую помощь (при монтаже мобильных госпитальных боксов).

Однако по-прежнему самую широкую область применения амфибийной техники составляют Вооруженные Силы РФ. На данный момент значительная часть бронированной техники огневой поддержки пехоты обладает амфибийными свойствами. Ранее при проектировании подобной техники большое значение уделялось возможности этих машин самостоятельно преодолевать водные преграды. Важность этого свойства обусловлена следующими причинами: по мнению ведущих отечественных й зарубежных военных экспертов, водная преграда, будь то река или другой протяженный водоем (водохранилище, канал), представляет собой серьезную преграду для наступающего противника. Как правило, обороняющаяся сторона серьезно укрепляет берег, на который будет производиться высадка. На нем размещаются долговременные огневые точки, минные поля, другие инженерно саперные сооружения (эскарпы, контрэскарпы и т. п.). Одним из стандартных действий обороняющейся стороны является также полное разрушение инженерных конструкций, связывающих берега водной преграды (мосты, плотины, паромные переправы). Поэтому большое значение имеет возможность переправы и десантирования с ходу, не упуская тактической инициативы. Не последнюю роль при этом играет амфи-бийность наступательной техники. С учетом этих требований и были спроектированы многочисленные бронированные машины различных серий, как то БМП, БТР, БРДМ, БМД, и т. п. Большинство транспортеров, используемых в наших Вооруженных Силах, могут служить базой для установки многих систем ракетных и артиллерийских комплексов.

В начале 80-х годов в нашей стране была создана уникальная серия двухзвенных транспортеров. Наиболее тяжелым в серии был двухзвенный транспортер ДТ-ЗОП (цифры 30 означают грузоподъемность), далее следовали более легкие машины - ДТ-20П и ДТ-10П рис. 1,2).

Рис. 2. ДТ-ЗОПМ

При их конструировании тогда было использовано множество новых решений, которые впоследствии обеспечили высочайшие эксплуатационные качества. Транспортеры обладали прекрасной проходимостью, могли преодолевать водные преграды, имели сравнительно высокую среднюю скорость движения по суше. Надо отметить, что в ряде зарубежных стран (Швеции, Финляндии, Канаде) двухзвенным гусеничным транспортерам уделяется большое внимание. Некоторые страны (США, Германия, Великобритания и др.) закупают шведские двухзвенные транспортеры, в том числе и бронированные, для своих вооруженных сил.

В нашей стране экспериментальные образцы этой техники испытывались в вооруженных силах. В порядке эксперимента предполагалось использовать двухзвенные транспортеры для рейдовой разгрузки судов в условиях Северного морского пути, где они могли попасть в сложнейшие условия эксплуатации. Транспортеру было бы необходимо работать в условиях больших ледовых полей, где они подвергались бы постоянной опасности повреждения. Существенно увеличивалось время пребывания транспортера на воде. Если раньше расстояние, преодолеваемое транспортером по воде, редко превышало 3 - 4 км, то теперь суточный пробег по воде должен был составить 50 - 60 км. Кроме того, транспортер, преодолевающий лишь локальные водные преграды, попадал в крупные акватории северных морей, что предполагало работу в условиях серьезного волнения. Уже тогда обратили внимание на то, что транспортер не обладает необходимой производительностью системы водоотлива. Суммарная производительность водоотливных средств составляла всего 200 л/мин, что позволяло справляться только с эксплуатационными протечками через уплотнения ходовой части. Кроме того, эти машины обладают несколько необычными возможностями, которые могут существенно повлиять на такие составляющие непотопляемости как остойчивость, плавучесть и т. д. Например, транспортер имеет возможность «складывания» звеньев в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Угол «складывания» достигает 17 градусов (в частности при движении по воде за счет «складывания» в горизонтальной плоскости осуществляется циркуляция машины) - как при таком положении збеньев изменяется остойчивость машины? Звенья транспортера обладают степенью свободы относительно продольной оси машины. Как поведет себя транспортер при возникновении крена и дифферента? Нельзя забывать, что существующие двухзвенные транспортеры (серии ДТ) не имеют герметичной крыши грузовых отсеков, а это означает, что если возникающий крен достигает некоторой критической величины, то вода начинает поступать через борт транспортера, существенно ухудшая его плавучесть и остойчивость.

Более актуальной проблема непотопляемости становится (с точки зрения сохранения плавучести и ходкости) для этих машин при применении их по основному назначению - в качестве средства доставки десанта и вооружений на поле боя. При переправе через водные преграды в боевых условиях машины попадают под плотный заградительный огонь, возможен их подрыв на минных полях, что приводит к нарушению герметичности корпуса и затоплению машины. Зачастую площадь повреждений может быть так велика, что затопление происходит за считанные секунды, что существенно затрудняет возможность спасения экипажа.

Однако данные машины находят широкое применение во многих отраслях, что заставляет задуматься о более систематизированном и четком подходе к рассмотрению проблемы обеспечения их непотопляемости. Серьезные исследования подобной техники в связи с их необычными свойствами требуют выработки новых подходов к оценке важнейших составляющих непотопляемости:

- плавучести;

- остойчивости;

- ходкости.

При этом следует учитывать, что непотопляемость двухзвен-ных плавающих транспортеров как важное эксплуатационное свойство с теоретических и экспериментальных позиций практически не исследована. В технических руководствах заводов-изготовителей по этим машинам отсутствуют рекомендации экипажам на случай поступления забортной воды в корпус звеньев через повреждения и уплотнения. Актуальность данной проблемы в будущем еще более возрастет, так-как многозвенные машины с точки зрения проходимости, несомненно, не имеют конкурентов среди внедорожных машин, и, следовательно, области их применения со временем значительно расширятся. Наверняка, значительная часть этих машин будет преодолевать водные преграды, и тогда проявятся особенности их непотопляемости, остающиеся в настоящее время малоизученными. В связи с выше изложенным теоретические и экспериментальные 8 исследования всего комплекса вопросов нёпотопляемости двух-звенных плавающих транспортеров являются очень важными задачами в аспекте повышения живучести этого типа машин.

3.6. Выводы

Проведенные расчетно-экспериментальные исследования позволили оценить непотопляемость двухзвенного транспортера (на примере транспортера ДТ-ЗОП), и выявить ряд особенностей, присущих именно двухзвенным машинам.

По результатам расчетно-экспериментальных исследований плавучести можно отметить следующее:

1. Транспортер обладает относительно* небольшим статическим запасом плавучести - 29 % для 1-го звена, 32 % для 2-го, однако используемая часть этого запаса несколько меньше (порядка 20 % для 1-го звена и 25 % для 2-го). Это связано с тем, что при повреждении любого из звеньев возникает дифферент либо на нос (при затоплении 1-го звена), либо на корму (при затоплении 2-го звена), что приводит к нерациональному использованию запаса плавучести.

2. Утрата плавучести транспортера происходит при затоплении одного из его звеньев. При посадке затопленного звена на мель потопления транспортера не происходит.

3. Подача стандартных водоотливных средств явно недостаточна для надежной эксплуатации транспортера. При значительных площадях повреждений затопление транспортера происходит довольно быстро (при площади повреждения равной 0,3 м2 время затопления равно 10 с), не позволяя достичь берега.

4. Повреждение 1-го звена транспортера является более опасным, как вследствие меньшего статического запаса плавучести, так и вследствие более быстрого роста осадки при затоплении звена.

Из расчетно-экспериментальных исследований остойчивости транспортера можно заключить следующее:

1. Существующая конструкция поворотно-сцепного устройства (отсутствие блокировки взаимного перемещения звеньев вокруг продольной оси) не позволяет в полной мере использовать «запас остойчивости» транспортера. «Запас остойчивости» транспортера в этом случае равен «запасу остойчивости» наименее остойчивого звена (2 звено).

2. Отсутствие крыши грузовых отделений существенно снижает использование «запаса остойчивости». Фактически использование восходящей ветви диаграммы остойчивости ограничивается углом заливания - 22°.

3. При относительно небольших значениях поперечного смещения центра тяжести от продольной оси транспортера (порядка 0,1 -0,2 м) возникает опасность потери остойчивости и соответственно плавучести.

4. Остойчивость транспортера существенно возрастает при «складывании» его звеньев в вертикальной плоскости (корма и нос транспортера подняты вверх), однако изменение осадки в средней части транспортера так велико, что угол заливания приближается к нулю.

5. При «складывании» транспортера в горизонтальной плоскости остойчивость при накренении на борт, в сторону которого производилось складывание, возрастает, а при накренении на противоположный борт уменьшается, однако это не приводит к утрате транспортером остойчивости.

В итоге расчетно-экспериментальных исследований ходкости транспортера можно отметить следующее:

1. «Заныривание» транспортера вследствие накопления в 1-м звене воды фактически происходит при таком количестве воды в корпусе, которое исключает возможность дальнейшей эксплуатации транспортера. На практике это означает, что транспортер находится на грани потери плавучести. Соответственно он не имеет возможности продолжения движения из-за затопления МТО.

2. При рассмотрении возможности увеличения скорости движения транспортера на воде, для защиты от подпорной волны необходимо установить волноотражательный щиток.

В результате расчетного исследования вероятности преодоления поврежденным транспортером водной преграды можно отметить следующее:

1. При отсутствии повреждений вероятность преодоления водной преграды (шириной 100 м) достаточно велика (р - 0,9).

2. При получении? повреждений в звеньях транспортера вероятность успешного преодоления водной преграды значительно снижается (р ~ 0,6 при- принятых допущениях), это вызвано в первую очередь невысокой скоростью движения на плаву, относительно небольшим запасом:плавучести и небольшой подачей5водоотливных средств.

3. Наиболее рациональным с точки зрения увеличения вероятности преодоления водной преграды представляется увеличение подачи водоотливных средств. Другие варианты увеличения вероятности (увеличение скорости, статического и динамического запасов плавучести) связано с большим объемом конструктивных переделок.

Общие рекомендации при проектировании двухзвенных

• ■ транспортеров с позиций непотопляемости

1. Оценку непотопляемости предлагается проводить по следующим уравнениям:

- из условий сохранения остойчивости п=1 Л=1

-'„Ба для первого звена,

1 1 п=! л=1 для второго звена.

1 1

- из условий сохранения плавучести: для первого звена,

Уср 1 1 для второго звена.

Уср 1 1

2. Необходимо предусмотреть возможность введения герметичной крыши и пола грузовых отделений, а так же обеспечить надежную работу элементов моторно-трансмиссионного отделения при попадании в него забортной воды (защитить электропроводку и электроагрегаты, вывести заборный патрубок системы питания воздухом выше крыши МТО).

3. Высота надводного борта должна быть максимально возможной (из соображений транспортировки транспортера железнодорожным и воздушным транспортом).

4. При оснащении транспортера специальными водоходными движителями (что подразумевает достижение скорости на плаву большей 8 км/ч), необходимо предусмотреть установку волнотра-жающих или волногасительных щитков, для защиты от носовой подпорной волны и предотвращения «заныривания» при повреждении первого звена транспортера.

5. Поворотно сцепное устройство транспортера должно иметь возможность блокировки всех степеней свободы, в любой момент времни (при любом угле «складывания» и «скручивания»).

6. Водоотливные средства транспортера должны обеспечивать суммарную подачу не менее 2650 л/мин из поврежденного звена (вероятность преодоления водной преграды возрастет в 1,35 раза, время затопления одного звена увеличивается 2,2 раза) [20].

7. Транспортеры необходимо оборудовать системами' сигнализации о поступлении забортной воды в корпус, возникновении опасных кренов и дифферентов.

8. Транспортер должен быть оборудован средствами спасения экипажа, и системами оповещения береговых служб о аварии (наиболее рациональным видится оснащение транспортера стандартным корабельным спасательным плотом ПСН-6М).

Общие рекомендации для улучшения непотопляемости двухзвенного транспортера на примере транспортера ДТ-ЗОП

1. Введение герметичной крыши и пола грузовых отделений.

2. Для надежной эксплуатации на воде необходимо увеличить высоту надводного борта, а также установить волноотражательный щиток.

3. Герметизация МТО и выведение воздухозаборников выше линии борта.

4. Установка блокировки в поворотно-сцепное устройство.

5. Оснащение транспортера более производительными средствами водоотлива.

6. Желательно, чтобы транспортер имел грузовые марки, а так же системы сигнализации о возникновении крена, дифферента, поступления забортной воды в корпус.

1. Альферьев М. Я. Теория корабля. М.: Транспорт, 1971.

2. Армейские автомобили: Учебник / Под ред. А. С. Антонова. М.: Воениздат, 1970.-Т. 1.

3. Басин А. М. Ходкость и управляемость судов. — М.: Транспорт, 1976.

4. Баском В. Волны и пляжи. Динамика; морской поверхности. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1966.

5. Безнос Л. А. Взаимосвязь элементов живучести судна.

6. Вихров А. В. Расчет параметров непотопляемости плавающих машин на ЭВМ.-М.: МАДИ; 1988.

7. Давыдов Н. Г., Степанов А. П. Эксплуатация и безопасность движения плавающих машин. М.: Транспорт, 1988.

8. Дробленков В. Ф., Ермолаев А. И: и др. Справочник по теории корабля. М.: Воениздат, 1984:

9. Зайцев С. В. Волновое сопротивление двухзвенных плавающих машин // Сборник научных трудов. М:, МАДИ, 2001.

10. Исследование и проектирование специальных транспортных средств: Сб. науч. труд. М.: МАДИ, 1988.

11. Кононович Ю. А. Теоретическое и экспериментальное исследование вопросов плавания гусеничных транспортеров без специального водоходного движителя: Дис. канд. техн. наук. Л., 1958.

12. Мейлунес В. Ф. Теоретические и практические вопросы остойчивости и непотопляемости морских судов. Правила регистра морских судов СССР. Л.: Транспорт, 1965.

13. Муру Н. П: Обеспечение непотопляемости корабля. М.: Воениздат, 1965. -193 с.14: Плавающие колесные и гусеничные машины: Учебник. М.: Воениздат, 1963.

14. Проектирование, расчет и исследование^ транспортных машин высокой проходимости: Сб. науч. труд. / Под ред. А. П. Степанова. -М.: МАДИ; 1998.

15. Редькин М. Г. Плавающие гусеничные и колесные машины. М.: Воениздат, 1959.

16. Российский Морской Регистр Судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. 8-е издание М.: Марин инжиниринг сервис, 1999.

17. Российский Речной Регистр. Правила классификации и постройки речных судов. М.: Марин инжиниринг сервис, 1995. - Т. 1.

18. Саломатин П. А. Современные амфибийные машины: Учебное пособие / МАДИ. М., 1996.

19. Самоходные переправочные средства и средства моторизации переправ: Учебник / Д. Г. Егоров, Л. Е. Ходонович. М.: ВИА им. Куйбышева, 1963.-Ч. 1-2.

20. Соломатин П. А. Гидростатические расчеты специальных транспортных средств. М.: МАДИ, 1986.

21. Соломенцев О. И; Вопросы нормирования непотопляемости морских катамаранов // Судостроение. —1989. № 8.

22. Степанов А. П. Конструирование и расчет плавающих машин. -М.: Машиностроение, 1983. 197 с.

23. Степанов А. П. Расчет ходкости и маневренности амфибийных машин с гусеничными водоходными движителями. М.: МАДИ; 1996.

24. Степанов А. П., Жульнев Н. Я. Оценка связей между статическим запасом плавучести, остойчивостью и непотопляемостью плавающих машин // Сборник научных трудов / Под ред. А. П. Степанова. М;, МАДИ, 1988.

25. Степанов А. П., Зайцев С. В., Рихтер К. В. Особенности гидродинамики ПМ// Сборник научных трудов. М., МАДИ, 2001.

26. Степанов А. П., Мироненко В. П. Вероятностный метод оценки площади повреждений корпуса плавающей ВГМ // Вестник транспортного машиностроения: Сб. -М., Информтехника, 1994. № 1.

27. Степанов А. П., Мироненко В. П. Расчет непотопляемости плавающих машин // Вестник транспортного машиностроения: Сб. М;, Информтехника, 1994: - № 3-4.

28. Степанов А. П., Тукмаков В. В. О времени преодоления водного препятствия поврежденной плавающей машиной.

29. Степанов А. П., Тукмаков В. В. Определение динамического запаса плавучести плавающих боевых машин // Вестник бронетанковой техники. 1991. - № 3.

30. Степанов А. П. Мореходность амфибийных машин: Учебное пособие / МАДИ. М., 1998.

31. Теория, конструкция и расчет боевых колесных машин: Учебник. -М.: Академия Бронетанковых Войск, 1976.-405 с.

32. Триккер Р. Бор, прибой, волнение и корабельные волны. П.: Гидрометеорологическое издательство, 1969.

33. Френкель Н. 3. Гидравлика. М.: Государственное научное издательство, 1947.

34. Янев Пантелей. Критерий достаточной остойчивости бронированных плавающих машин // Naucno-tehnicki Pregled. 1965. - № 5.

35. David Sloss. Amphibious vehicle water performance testing. Davidson Laboratory. Stevens Institute of Technology Hoboken, New Jersey, USA, 1972.