ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 




АМФИБИЯ С ПЛАСТМАССОВЫМ НЕСУЩИМ КОРПУСОМ

Инж. В. С. ЦЫБИН и инж. А. Г. КУЗНЕЦОВ

Вестник бронетанковой техники. № 3. 1965

 

Проблема снижения собственного веса конструк­ций особенно остро стоит перед создателями пла­вающих машин — амфибий, в связи с необходи­мостью выполнения целого ряда специфических требований. Корпус амфибий должен иметь необ­ходимое водоизмещение, быть водонепроницаемым, прочным и жестким, простым и удобным в произ­водстве и обслуживании, иметь обтекаемую форму и минимальный вес и т. п.

Применение до настоящего времени в качестве основного конструкционного материала при изго­товлении корпусов амфибий тонколистовой стали в значительной степени затрудняет, а иногда и дела­ет почти невозможным выполнение таких важных требований, как обеспечение минимального веса и необходимого водоизмещения, антикоррозийной стойкости и водонепроницаемости, обтекаемой фор­мы и простоты производства и т. д.

Одним из путей решения задач снижения веса корпусов может быть создание более рациональных конструкций с применением алюминиевых сплавов и стеклопластиков, обладающих достаточно высо­кими прочностными показателями при малом удель­ном весе.

Существенными преимуществами стеклопласти­ков являются:

  • возможность изготовления монолитных (бес­шовных) кузовных конструкций любой сложной конфигурации при минимальных затратах на ос­настку и оборудование и минимальном времени на освоение в производстве;
  • коррозийная стойкость;
  • минимальный уход за изделиями в процессе эксплуатации;
  • отличная ремонтоспособность в полевых условиях;
  • почти полное отсутствие течи при пулевом простреле корпуса;
  • возможность окрашивания материала в массе;
  • высокие тепло-звуко- и виброизоляционные свойства.

К недостаткам этих материалов можно отнести ползучесть под длительным действием нагрузок, пока еще высокую стоимость, малую жесткость и невысокую длительную теплостойкость.

ОГК ЗИЛ совместно с МВТУ им. Баумана на­чали работы по исследованию возможности созда­ния из стеклопластиков кузовов военных автомо­билей и в том числе амфибий.

При этом были изучены и выбраны компоненты отечественного производства для получения стекло­пластика; изучены свойства стеклопластиков и фак­торы, влияющие на них; изучен и отработан ряд технологических процессов и т. д.

В качестве прототипа при создании пластмас­сового корпуса плавающего автомобиля был выб­ран опытный автомобиль ЗИЛ-135Б с колесной формулой 8X8, имеющий стальной сварной кор­пус, выполненный заодно с рамой, состоящей из двух лонжеронов толщиной 5,5 мм швелерного ти­па и ряда, поперечин. Существенной особенностью этого автомобиля является отсутствие подвески ко­лес, что значительно увеличивает динамическую нагруженность корпуса.

В пластмассовом варианте из чисто экономичес­ких соображений необходимо было сохранить не­изменными компоновку автомобиля и все агрегаты. Это в значительной степени ограничило возможно­сти создания рациональной конструкции корпуса из новых материалов.

 

 

 

 

 

Фиг. 1. Схема конструкции пластмассового корпуса.


 

 

Фиг. 1. Схема конструкции пластмассового корпуса.

Фиг. 2. Пластмассовые панели корпуса:

 

Исследования показали, что практика копирова­ния размеров и форм деталей из другого материала совершенно себя не оправдывает, так как каждый материал характеризуется своими свойствами об­работки и применения. Поэтому нет никакого прак­тического смысла использовать металлические ку­зовные детали в качестве основы для воспроизве­дения их в пластмассе. Принимая во внимание эти обстоятельства, нами была разработана новая ори­гинальная конструкция корпуса, учитывающая особенности выбранного материала.

При разработке силовой схемы корпуса был ис­пользован хорошо зарекомендовавший себя в авиа­ции, судостроении и др. отраслях промышленности принцип использования 3-х слойных элементов, об­ладающих при малом весе высокой прочностью и жесткостью. При образовании этих элементов ши­роко использовались полимерные материалы (стек­лопластики, пенопласта и клеи).

Опытный корпус плавающего автомобиля пред­ставляет собой цельнопластмассовую бескаркасную конструкцию с 3-х слойными силовыми несущими элементами. На фиг. 1 представлена схема кон­струкции, а на фиг. 2 — пластмассовые панели корпуса.

Корпус имеет также и ряд металлических эле­ментов: кильсон, раскос буксирного прибора, окан­товку корпуса и бортов, панель приборов, крон­штейны крепления силовых агрегатов, рамы, гнезда сливных пробок и вставки колесных ниш.

 

 

Фиг. 3. Испытания автомобиля с пластмассовым 
корпусом по пересеченной местности.

Фиг. 3. Испытания автомобиля с пластмассовым

корпусом по пересеченной местности.


 

Конструктивно корпус оформлен следующим об­разом. В наружную панель, представляющую со­бой большую монолитную деталь, вставлена внут­ренняя панель, которая вместе с усилителями ос­нования и поперечинами между колесными нишами образует основную несущую систему. Пространство между этими панелями заполнено пенопластом с удельным весом 0,1—0,15 г/см3. Между колесными нишами в продольном направлении также имеются силовые элементы: между 1-й и 2-й осями — арки коробчатого сечения под панелями мотоотсеков, опирающиеся на ниши, панели задка кабины и 2-ю поперечину; между 2-й и 3-й, 3-й и 4-й, 4-й и задней поперечинами — панели горизонтальных и верти­кальных усилителей, образующие элементы короб­чатого сечения и опирающиеся на поперечины бор­та, и усилители основания. К верхнему фланцу на­ружной панели в носовой части прилегает панель кабина — мотоотсек. Задок кабины (3-х слойного типа) образует перегородку между моторным от­делением и кабиной и является также поперечным силовым элементом в районе первой оси. Панель кабины усилена несколькими внутренними элемен­тами. За кабиной по бортам располагаются мото­отсеки, в которых помещены радиаторы и венти­ляторы системы охлаждения. Между мотоотсеками расположено моторное отделение. Далее следует грузовая платформа с открывающимся задним бор­том.

Панели корпуса имеют различную толщину в пределах от 2 до 8 мм. Соединение элементов осу­ществлено несколькими способами в зависимости от требуемой прочности, удобства сборки и т. д. Большинство неразъемных соединений выполнено путем склеивания эпоксидным клеем в сочетании с остановкой болтов, заклепок или самонарезающих шурупов.

Изготовление панелей корпуса проводилось кон­тактным методом с использованием односторонних деревянных форм. На формование самой большой и сложной наружной панели толщиной 8 мм и ве­сом 900 кг было затрачено около 280 чел. час. Все анели корпуса выполнены из стеклопластика, со­стоящего из полиэфирной смолы ПН-1 и жгутовой стеклоткани ТЖС-0,8. Этот материал имеет следую­щие основные физико-механические показатели:

 

Удельный вес, г/см3

1,5

Количество стекла в материале, %

50

Предел прочности при растяжении, кг/см2:

 

вдоль основы

1400—1800

поперек основы

1300—1500

под углом 45° к основе

300—500

Предел прочности при статическом изгибе, кг/см2:

 

вдоль основы

2000—2300

поперек основы

1600—2000

под углом 45° к основе

1400—1600

Линейная усадка вдоль основы,     %

0,1

Степень пропитки стекловолокна,            %

95

Температура воспламенения связую­щего, °С

400


           

Перед началом испытаний корпуса было прове­дено взвешивание автомобиля с полной заправкой, показавшее, что за счет широкого использования пластмасс удалось снизить его вес на 1000 кг (при­мерно на 10%). Испытания пластмассового корпу­са включали в себя движение автомобиля по шоссе, проселку, пересеченной местности (фиг. 3) и на плаву без нагрузки, с половиной нагрузки (по 2000 км) и полной нагрузкой (до разрушения). Целью испытаний были проверка несущей способ­ности цельнопластмассового корпуса и его жест­кости, выявление слабых мест конструкции и опре­деление характера разрушений.

В процессе проведения ходовых испытаний в корпусе были обнаружены разрушения, которые можно классифицировать следующим образом:

  • как результат несовершенства конструкции (срез материала под колесными кронштейнами);
  • как результат длительного теплового воз­действия на стеклопластик (разрушение усилите­лей в мотоотсеке под действием высоких темпера­тур).

С целью определения жесткости корпуса были замерены его деформации (прогибы и закрутка) в различных случаях статического нагружения (фиг. 4): без нагрузки, с половиной нагрузки и пол­ной нагрузкой. Данные замеров показывают, что статическая деформация пластмассового корпуса незначительно превышает деформацию стального.

Длительная (три с половиной месяца) выдерж­ка корпуса под полной нагрузкой при опоре на пе­реднюю и заднюю оси не привела практически к увеличению прогиба, что свидетельствует об отсут­ствии ползучести материала конструкции при тем­пературе от +10 до -0° С.

Общий пробег корпуса до разрушения силовых элементов в районе между 1-й и 2-й осью в резуль­тате длительного теплового воздействия на матери­ал составил около 10000 км. После этого корпус был разобран. Обнаружено, что большинство клеевых швов находится в отличном состоянии. Из мно­гих панелей были вырезаны образцы и было определено изменение прочности материала. Оказалось, что предел прочности при растяжении по сравнению с первоначальным не изменился, в то время как пре­дел прочности при статическом изгибе уменьшился в среднем на 43%. Последнее объясняется низким качеством связующего на основе смолы ПН-1.

 

Фиг. 4. Деформация корпуса при различных видах нагру¬жения.

Фиг. 4. Деформация корпуса при различных видах нагру­жения.

 

Проведенная работа дала большой практический материал и показала, что стеклопластики могут быть использованы при создании легких несущих корпусных конструкций.


 

 





 



ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ