Метод повышения запаса плавучести легких плавающих танков ПТ-76 во вьетнамских условиях эксплуатации

Большие количества плавающих танков ПТ-76 вооружены в Вьетнамской народной армии. Они имеют способность преодоления водных преград в определенных окружающих условиях. В практической боевой подготовке были случаи, при которых танки ПТ-76 из-за различных причин утонули в воде, поэтому исследование методов повышения запаса плавучести плавающих танков ПТ-76 во всяких случаях имеет важные практические значения. Для повышения свойства и запасов плавучести плавающих танков ПТ-76 предлагается применять дополнительные жесткие надувные емкости, которые при движении по суше занимают транспортное положение. При переходе к движению по воде дополнительные элементы устанавливают в рабочее положение. Однако при этом основные водоходные качества, такие как плавучесть, остойчивость, скорость движения, должны меняться незначительно.

Ключевые слова: плавающие танки, ПТ- 76, повышение, запас, плавучесть, скорость, сопротивление.

1.       Определение центра масс и центра величины машины, на основе которых определения положения укрепления дополнительных надувных элементов для того, чтобы обеспечивать свойства движной устойчивости, повышение запасов плавучести машины.

Выбор системы координат как показан на рис. 1

Рис. 1. Выбранная система координат

Центр системы координат есть точка О (0,0,0), которая находится в точке проекции середины отрезка, образующая сварным швом верхнего и низнего металличесного листа носовой части машины.

Ось OX, идущая вдоль машины посередине ее ширины

Ось OZ, вертикальная перепендикулярная к оси OX в точке О

Ось ОY, горизонтальная перепендикулярная к осям OX и ОZ в токчке О.

Некоторые технические параметры плавающих танков ПТ-76

Таблица 1

Мы знаем что, когда машина в воде боковой крен отсутствует, поэтому центр тяжести должен находится в продольной плостки симметри машин, то есть координат центра тяжести G_y = 0. Для определения координат центра тяжести применяются два метода, метод разбиения и экспериментального метода. С цельюупрощения проведения математического расчета группа авторов выбирает экспериментальным методом для определения координат центра тяжести ПТ-76 (методом подвешивания машины на заводе капитального ремонта танка имени Z-153 Вьетнама). Результат определения координат центра тяжести ПТ-76 так есть точка G (4,483; 0; 1,195).

Рассматривается машина как тело, часть которого утонул в воде, в состоянии покоя, согласно закону Архимеда, можно определять объемное водоизмещение танка ПТ-76 так

 V = G/ ρ = 14 м³

где G — вес машины (тон), ρ — удельный вес воды (кгс/м³)

Рис. 2. Разбивание площади продольного сечения корпуса танка ниже нанесенной грузовой ватерлинии на простые геометрические фигуры и F₁, F₂ F₃,..., F_k.

Разбивается площадь продольного сечения корпуса танка ниже нанесенной грузовой ватерлинии на простые геометрические фигуры и вычисляются их площади F₁, F₂ F₃,..., F_k. Из условий равенства статических моментов составляющих площадей моменту суммарной площади относительно поперечной оси определяются координаты центра величины:

После проведения расчета получаются координаты центра величины так

С (4,279;0;1,064).

Запас плавучести танка ПТ-76 будет:

где: - запас плавучести машины (%).

- коэффициент (0,75 0,95).

H — расстояние от плоскости воды до крышки танка (м);

В — ширина машины (м);

L — длина машины (м);

V- Объемное водоизмещение (м³).

2. Проектирование пары поплавки и адаптирование основного устройства плавающего танка ПТ-76 с помощью программы Solidworks

При установке дополнительных жестких надувных емкостей для повышения запаса плавучести машины должны соблюдать следующие требования:

-          Дополнительные элементы должны не вызывать возможность сопротивления проходимости.

-          Дополнительные элементы должны создать определенный запас плавучести, но при этом не слишком повышения масс машин, чтобы не значительно влиять на величину скорости движения.

-          При движении машины по воде сопротивление дополнительных элементов не значительно влияет на сумму сопротивлений, действующих на поперечное сечение машины, чтобы не значительно менять величину скорости движения.

-          Дополнительные элементы должны не вызывают изменения конструктивных параметров и не ухудшают динамические качества машин.

На основе анализа требований при установке дополнительных жестких надувных емкостей для повышения запаса плавучести машины группа авторов разработает пара два поплавки.

Основные технические характеристики поплавок

Корпус поплавка изготовляется из листов алюминии, толщина листа ровно 2 мм. Во внутри поплавка запрессовывается материальную пористость, объем одного поплавка 0,42 м³, масса одного поплавка 20 кг, основные размеры как показаны на рис. 3

Рис. 3. Форма и основные размеры одного поплавка

Пара поплавок закрепится к бокам машины так чтобы, центр тяжести поплавка и центр тяжести машин одновременно находятся на вертикально-поперечной плоскости для обеспечения статичечкого устойчивости.

                                             a)                                                          б)       

Рис. 4. Модель плавающего танка ПТ-76 при установки: a) Вид сбоку; б) Вид сверху

Смотреть в окно Mass Properties программы Solidworks, видно при установке пары поплавки объемное водоизмещение танка ПТ — 76 равняется 14,04 м³, центр величины C (3,900; 0,07; 0,690) м.

Рис. 5. Рабочее окно Mass Properties программы Solidworks

Запас плавучести танка ПТ-76 после установки пары поплавок так:

где - полный объем танка

 — объем двух поплавок

- объемное водоизмещение машины при установки

3.                  Проведение расчета суммарного сопротивления воды движению машины и её максимальной скорости движения после установки дополнительных надувных емкостей.

Известно, что сопротивление воды движению танка при плавании его на свободной поверхности состоит из трех составных частей:

R_w = R_тр + R_ф +R_вол

где R_тр — сопротивление трения;

R_ф — сопротивление формы (вихревое);

R_вол — сопротивление волновое.

Так как очень сложно учесть сопротивление воды, то пока невозможно теоретические путем рассчитать сопротивление движению гусеничную машину на плавь. Поэтому экспериментальным путем Л. Г. Бархударовым и В. В. Киселевским предложенным форму для расчета сопротивления воды так

 кгс,

где S — площадь наибольшего сечения подводной части корпуса и ходовой части машины, м²;

v — скорость танка, м/с.

- число Фруда (относительная скорость), вычисляемое по формуле  (где v — характерная скорость потока (скорость движения машины); L- характерный линейный размер (в данном случае длина корпуса танка); g- ускорение силы тяжести).

С помощью программы Solidworks позволять определять площадь наибольшего сечения подводной части корпуса и ходовой части машины

                                           a)                                                               b)

Рис 6: Площадь наибольшего сечения подводной части корпуса и ходовой части машины: a) до установки пары поплавки (S₀); b) после установки пары поплавки (S₁)

Смотреть в окно Mass Properties программы видно площадь наибольшего сечения подводной части корпуса и ходовой части машины — до установки пары поплавки S₀ = 2,825 м² и — после установки S₁ = 2,920 м².

Увеличение сопротивление воды движению плавания машины:

Максимальная скорость плавания танка ПТ-76 при установки пары поплавок будет:

 км/ч

где  — максимальная скорость плавания машин до установки пары поплавок;

 — максимальная скорость плавания машин после установки пары поплавок.

Уровень уменьшения скорости плавания машины будет

Рис. 7. Зависимость сопротивления воды движению плавания машины от скорости плавания при установке пары поплавков

Из графики отмечается что, сопротивление воды движению машины после установки пары поплавков начинает сказываться лишь при скоростях свыше 6 км/ч.

4. Заключение

Итак, предложенный вариант повышения запаса плавучести плавающих танков с помощью программы Solidwork может повышать запас плавучести на 22 %, при этом максимальная скорость плавания снизить 1,7 %, другие основные динамические свойства машины не изменяются. При повышении запаса плавучести на 22 % с целью удлинения времени машины утонула в воде, чтобы экипаж спокойно выходит из машины, обеспечение его спасания.

Литература:

1.                  А. П. Степанов. Конструирование и расчет плавающих машин. М.: Машиностроение 1983, стр. 195.

2.                  М. Г. Редькин. Плавающие колесные и гусеничные машины. Военное издательство министерства обороны СССР, М.: 1966, стр. 199.

3.                  Л. В. Сергеев. Теория танка. Издание Академии, М.: 1973, стр. 480.

4.                  Коллектив авторов. Руководство по материальной части и эксплуатации танков ПТ-76 и ПТ-76Б. Военное издательство министерства обороны СССР, М.: 1967, стр. 608.

5.                  Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập. Lý thuyết ô tô quân sự. NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội 2001, 300 trang.