Водоходные движительно-рулевые комплексы амфибийных машин

Водоходный движительно-рулевой комплекс обеспечивает машине способность двигаться и маневрировать на плаву. Он состоит из водоходного движителя и средств управления движением машины.

На современных амфибиях в качестве водоходных движителей используются исключительно гидрореактивные движители, создающие движущую силу за счет реакции отбрасываемой струи воды. Водоходный движитель амфибии должен удовлетворять следующим требованиям:

• обеспечивать при движении по воде необходимую силу тяги;
• иметь небольшие размеры и массу;
• при размещении его в корпусе машины в возможно меньшей степени уменьшать водоизмещение;
• допускать возможность его использования в качестве реверсивно-рулевого устройства для обеспечения хорошей маневренности машины при движении по воде передним ходом и ЗХ;
• быть достаточно хорошо защищенным от повреждений при движении машины по суше, загрязненной воде, мелководью, а также при входе в воду и выходе на берег.

В амфибиях с ограниченными водоходными свойствами, т, е. передвигающихся по воде с малой скоростью (до 6,5 км/ч), и достаточно плохой маневренностью в качестве водоходных движителей обычно применяются колеса или гусеницы. Использование одного движителя в качестве водоходного и. сухопутного позволяет значительно упростить общую компоновку и устройство машины.

Колеса, применяемые в качестве водоходного движителя, имеют, как правило, широкопрофильные шины низкого или регулируемого давления. Управление машиной на плаву осуществляется поворотом управляемых колес или изменением их частоты вращения по бортам (в зависимости от схемы рулевого управления). Для повышения эффективности колесного движителя на плаву иногда используют специальные устройства. Например, при замене стандартного дискового колеса специальным, имеющим встроенные или съемные лопасти, можно обеспечить дополнительную тягу, так как при вращении колеса в воде лопастная система работает аналогично жидкостному насосу.

Гусеничный движитель в качестве водоходного применяется на многих амфибийных гусеничных машинах высокой проходимости. Современные машины имеют полностью погруженный в воду гусеничный движитель, так как при этом исключаются подсос воздуха из атмосферы и образование у нижней ветви гусеницы водовоздушной эмульсии, снижающей ее тяговое усилие. Обычно верхняя ветвь гусеницы размещена в специальном гидродинамическом кожухе, состоящем, как правило, из носка, закрывающего переднюю часть гусеницы, кормового дефлектора (решетки) и фартука, выполненного в виде наружного листа и образующего вместе с бортовым листом и надгусеничной полкой коробчатый канал, в котором перемещается верхняя ветвь гусеницы. Гидродинамический кожух повышает эффективность движителя за счет уменьшения отрицательной силы тяги верхних ветвей. Кроме того, он снижает сопротивление воды, создаваемое верхними частями гусеничных обводов. Управление машиной на плаву осуществляется уменьшением скорости перематывания одной из гусениц или ее остановкой.

Гребные винты (обычно трех- или четырехлопастные) расположены, как правило, в кормовой части машины. Наиболее часто устанавливают два винта, реже — один. Возможны стационарная и подвижная установки винтов, первая — наиболее простая. В этом случае винты могут размещаться либо в специальных тоннелях (рис. а), либо в бортовых нишах корпуса (рис. б, в). Самые распространенные схемы подвижной установки винтов представлены на рисунке. Перевод водоходных движителей из походного положения в рабочее и обратно может осуществляться линейным перемещением, поворотом относительно поперечной и продольной осей или сложным пространственным движением.

Рис. Варианты стационарной установки гребных винтов: а — в тоннелях; б, в — в бортовых нишах корпуса

С целью повышения тяги гребной винт часто устанавливают в направляющей насадке, которая представляет собой кольцо аэродинамического профиля. Насадка может жестко крепиться к корпусу машины, перемещаться вместе с винтом (см. рис. а, б, г) или поворачиваться относительно него.

Наряду с гребными винтами на современных амфибиях широко применяют водометные движители. Они наиболее приемлемы там, где предъявляются высокие требования к компактности и защищенности движителя. Возможны корпусное и забортное расположения водометов.

Корпусной водометный движитель состоит из водовода, насосного и реверсивно-рулевого устройств. Водовод представляет собой трубу переменного сечения, внутри которой размещаются насосное устройство и часть его привода. Корпус 3 движителя крепится болтами через прокладку 9 к днищу корпуса машины. На задней части корпуса движителя установлено уплотнительное кольцо 7, препятствующее проникновению забортной воды в корпус машины. Съемная защитная решетка 10 предохраняет водометный движитель от попадания в него крупных посторонних предметов.

Рис. Варианты подвижной установки гребных винтов:
а—в — в продольной плоскости; г — в поперечной плоскости; стрелками показаны направления перемещения гребных винтов

Рис. Гребной винт в направляющей насадке (стрелками показано направление потока воды)

Рис. Водометный движитель:
1 — редуктор; 2 — вал рабочего колеса; 3 — корпус; 4 — рабочее колесо; 5 — реверсивно-рулевое устройство; 6 — спрямляющий аппарат; 7 — уплотнительное кольцо; 8 — гайка крепления рабочего колеса; 9 — прокладка; 10 — съемная защитная решетка; стрелками показаны направления движения воды

Насосное устройство выполнено в виде осевого насоса, установленного на шлицевую часть вала 2 рабочего колеса и закрепленного на нем гайкой 8, которая стопорится двумя болтами.

Для увеличения КПД насоса и уменьшения закручивания струи воды в напорной трубе за рабочим колесом установлены радиально расположенные профилированные лопатки спрямляющего аппарата 6.

Для движения машины по воде вращающий момент от трансмиссии машины передается к рабочему колесу 4 водометного движителя через редуктор 1 и вал 2.

При вращении рабочего колеса перед ним в корпусе движителя создается разрежение, способствующее поступлению воды в приемную трубу движителя через защитную решетку. Вращающееся рабочее колесо выбрасывает под давлением воду через напорную трубу и спрямляющий аппарат, создавая реактивную силу, которая толкает машину в сторону, противоположную направлению выброса воды.

В зависимости от числа рабочих колес водометные движители могут быть одно- и двухступенчатыми. Последние имеют не одно, а два расположенных друг за другом рабочих колеса.

Управляемость на плаву машин с гребными винтами или водометами может обеспечиваться различными способами. Наилучшей управляемостью отличаются машины с двумя гребными винтами или водометами. На этих машинах поворачивающий момент создается уменьшением силы тяги одного из движителей или переключением его на ЗХ. В последнем случае машина может разворачиваться на месте.

Одно из реверсивно-рулевых устройств управления движением машины на плаву представлено на рисунке.

Рис. Реверсивно-рулевое устройство управления машиной на плаву:
1 — кожух; 2, 11 — заслонки; 3, 10 — поводки заслонок; 4, 9 — рычаги заслонок; 5 — пружина; 6,8 — тяги заслонок; 7, 15 — рули управления на плаву; 12 — упоры; 13 — рычаги; 14 — водило

Рулевое устройство установлено за водометным движителем в нише кормовой части машины. На кожухе 7 рулевого агрегата установлены в шаровых опорах рули 7 я 15 управления на плаву, а также заслонки 2 я 11 ЗХ. Привод рулями и заслонками осуществляется от рулевого привода управляемых колес машины.

На рулях закреплены рычаги 13, которые соединены с водилом 14. Водило с помощью регулируемых тяг по длине тяг 6 я 8 соединено с рычагами 4 и 9, которые могут вращаться на осях заслонок. Эти рычаги имеют выступы, которые упираются в соответствующие выступы на поводках З и 10. Пружины 5 прижимают заслонки к упорам 12.

Изменение направления движения машины на плаву, как и на суше, осуществляется поворотом рулевого колеса в сторону необходимого направления движения. Усилие от вращения рулевого колеса через рычаги и тяги привода передается на водило, которое через рычаги 13 повернет рули 7 и 15 управления на плаву. Рули, поворачиваясь, отклоняют струю воды, выбрасываемую водометным движителем. Реактивная сила струи воды, воздействуя на кормовую часть машины, изменяет направление движения машины в строну поворота рулевого колеса.

Движение машины на плаву ЗХ обеспечивается заслонками водометного движителя путем направления струи воды в каналы ЗХ. Одновременно с поворотом рулей 7 и 15 водило через тяги повернет рычаги 4 и 9, которые вращаются на осях заслонок. При этом, например, рычаг 9 своим выступом нажмет на выступ поводка 10, который повернет заслонку, перекрывая канал ЗХ. Заслонка 2 останется прижатой пружиной 5 к упору, так как при повороте рычага 4 его выступ отойдет от выступа на поводке 3. Струя воды, выбрасываемая водометным движителем, направится в неприкрытый канал ЗХ и создаст реактивную силу, поворачивающую машину при движении назад.

Широкое распространение в движитеьно-рулевых комплексах амфибийных машин получили также водяные рули. Они позволяют изменять направление реактивной струи, создаваемой водо-ходным движителем. Поворачивая штурвал во время движения по воде, водитель управляет водяными рулями, заставляя машину плавно изменять направление движения.

Амфибии, оснащенные гребными винтами (в насадках или без них), могут управляться на плаву поворотом осей винтов в горизонтальной плоскости. Однако этот способ не нашел широкого распространения из-за относительной сложности привода винтов и механизмов их поворота.