CC BY
81
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
Эл№ФС77- 30569. Государственная регистрация №0421100025.155М 1994-0408_
Анализ состояния проблемы разработки автотранспортных средств в северном исполнении
77-30569/228694
# 10, октябрь 2011
Плиев И. А., Сайкин А. М., Коршунов Г. В., Архипов А. В.
УДК 629.113
ФГУП «НАМИ» [email protected]
Природно-климатические условия России, особенно её северных регионов, накладывают определенный отпечаток на развитие автотранспортных средств (АТС) и их движителей. Существующие АТС высокой проходимости, предназначенные для движения по дорогам низкого качества и бездорожью, имеют пределы проходимости и им недоступны многие северные районы страны и местности Крайнего Севера [1]. Кроме того, они наносят значительный экологический ущерб на многие годы слабым грунтам тундры и районов Крайнего Севера с низкой репродуктивной способностью (по этой причине, например, во многих регионах запрещено использование гусеничной техники).
По этим причинам решение транспортных проблем северных, северо-восточных и других удаленных районов России имеет крайне важное значение. Создание транспортных средств с энергоэффективными движителями позволит обеспечить транспортное обслуживание Северного морского пути и шельфа Северного Ледовитого океана, повышение транспортной технологичности всего комплекса работ по разведке и добыче полезных ископаемых, улучшение социально-бытовых условий населения, повышение мобильности производственного персонала, снижение экологического ущерба от экономической деятельности.
За последние 20 лет были созданы транспортные средства на шинах сверхнизкого давления, однако их низкая нагрузочная способность не позволяет создавать транспортные средства грузоподъемностью более 2,0 - 3,0 т. Кроме шин сверхнизкого давления, в 70-80 годы прошлого века в России, в том числе, в НАМИ, активно занимались теоретическими разработками и исследованиями арочных шин и пневмокатков. К сожалению, по ряду объективных причин, дальнейшие работы в этом направлении были прекращены, несмотря на широкое их развертывание в мировом автомобилестроении, в частности, в Канаде, где дорожно - климатические условия очень близки российским [2]. В последние
годы ситуация изменилась, стали появляться автотранспортные средства грузоподъемностью более 5,0 т с колесными формулами 6х6 и 8х8 с шинами низкого давления, однако их принадлежность к экологическим транспортным средствам нужно еще доказывать.
В рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 -2012 годы» ФГУП «НАМИ» проводит исследование по теме «Создание энергоэффективных движителей для автотранспортных средств в северном исполнении». Для оценки существующих проблем, стоящих перед разработчиками и производителями энергоэффективных движителей, следует провести общий анализ номенклатуры выпускаемых АТС для бездорожья в России, разработать типоразмерный ряд (типаж) выпускаемых в России АТС, выявить пустующие ячейки типоразмерного ряда, которые необходимо заполнить АТС определенного класса грузоподъемности и колесной формулы, оценить потребность в данного вида технике. Значительная часть таких машин эксплуатируется на Севере, откуда и произошло название темы.
Обзор и анализ отдельных работ [3,4], проспектов фирм, интернет-сайтов фирм -производителей рассматриваемой техники, позволил сформировать в табличной форме объёмом в 11 страниц существующий типоразмерный ряд отечественных автотранспортных средств с колесной формулой от 4х4 до 8х8, предназначенных для эксплуатации по плохим дорогам и бездорожью, включая движение по снегу. В таблице 1 приведена 1-я страница данного типоразмерного ряда. Таблица типоразмерного ряда позволяет нажатием двух клавиш перейти на подробную характеристику указанных моделей с указанием завода-производителя, мощности двигателя, размерности шин и т.д.
Типоразмерный ряд специальных автотранспортных средств для бездорожья
Колёсная
формула
Класс грузоподъёмности т.
0,5
0,8
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0 10,0 20,0
4х4
ТТС 39105 [1]
ТТС 39106 [7]
СВБ-1 [12]
СВБ-2 [17]
Шторм [21]
ТТС 39101 [2]
В ©
ТТС 39102 [8]
ТТС 39103 [13]
ТТС 39104 [18]
ПЕТРОВИЧ 204-50 [22]
ЗВМ-39081ПУ [3]
ЗВМ-39086ПУ [9]
ТТС 30071 [14]
ТТС 30072 [19]
ТТС 30073 [23]
ЗВМ-3908П [4]
ЗВМ-39081П [10]
ХАРП-Р [15]
МАМОНТЕНОК-М
[24]
МАМОНТЕНОК [20]
ЗВМ-3966 Сивер [5]
ЗВМ-3908 [11]
ЗВМ-39081 [16]
ЗВМ-39086 [6]
Ыйр: //techno-new.developer.stack.net/doc/228694.html
3
В таблице 2 представлено количество моделей специальных автотранспортных средств с шинами низкого и сверхнизкого давления, производимых в России, в зависимости от класса грузоподъемности и колесной формулы. Для наглядности на рис. 1 показана гистограмма количества моделей выпускаемых автотранспортных средств в зависимости от класса грузоподъемности.
Таблица 2
Количество моделей специальных автотранспортных средств с шинами низкого и сверх-
низкого давления для бездорожья, производимых в России
Колёсная формула Класс грузоподъёмности, т
0,5 0,8 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 10,0 20,0
4х4 32 8 8 5 3 1
6х4 4
6х6 16 3 5 1 7 2 1 2 1
8х8 3 4 1 1 4 2 2
Всего: 55 11 17 7 11 6 2 2 3 2
Итого: 116
60,0
50.0
40.0
а
О)
01
с?
§ 30,0
О
1
0,5 0,8 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 10,0 20,0
Класс грузоподъемности, т
Рис. 1. Гистограмма количества моделей выпускаемых автотранспортных средств для бездорожья в зависимости от класса грузоподъемности
Анализ таблицы 2 и рисунка 1 показывает, что в настоящее время в России выпускается значительное количество моделей АТС с шинами низкого давления для бездорожья - 116, из них практически половину (55 моделей или 47,4%) занимают АТС класса грузоподъемности 0,5 т. При этом в этом классе грузоподъемности создается техника с колесной формулой и 4х4, и 6х4, и 6х6, и 8х8. Понятно, что увеличение числа осей при той же грузоподъемности приводит к снижению давления в контакте колес с грунтом, что повышает экологические свойства таких машин. Именно в этом классе АТС присутствую 4 модели с неполным приводом типа 6х4. В остальных классах грузоподъемности количество моделей колеблется от 2 до 17, что составляет от 1,7% до 14,7% соответственно, при этом все модели имеют полный привод.
Из фирм, которые начинали работу по созданию и производству АТС с шинами низкого и сверхнизкого давления для бездорожья, можно назвать ООО НПФ «ТРЭКОЛ» (г. Люберцы), Ассоциация «Арктиктранс» (г. Москва), ПСА "БРОНТО" (г. Тольятти). В настоящее время существует несколько десятков фирм, которые производят подобную технику, как правило, на агрегатах серийно выпускаемых автомобилей.
НПФ «ТРЭКОЛ» довела выпуск АТС до 200-300 штук в год. Максимальная грузоподъемность одной из моделей АТС фирмы ТРЭКОЛ - 39292 составляет 0,8 т. Базовая шина - ТРЭКОЛ 1300х500х633 с возможностью изменения давления от 6 кПа до 50 кПа (от 0,06 до 0,5 кг/см ). Эта шина с максимальной нагрузочной способностью 500 -600 кг использовалась многими фирмами при производстве своих АТС для бездорожья малого класса грузоподъемности. В настоящее время разработаны новые модели шин низкого и сверхнизкого давления и их типоразмерный ряд расширился.
Из моделей АТС грузоподъемностью 5,0 т и более для езды по бездорожью и снегу можно назвать: ВТС «Урал-Полярник» (ООО «ОКБ ВТС», г. Москва) типа 6х6 грузоподъемностью 5,1 т на базе автомобиля Урал-4320-41; «Тунгус» (ООО «Омские Вездеходы») типа 6х6 грузоподъемностью 6,0 т; «Лаптежник» (ООО «Омские Вездеходы») типа 6х6 грузоподъемностью 12,0 т; ВТС «КМ - Полярник» (ООО «ОКБ ВТС», г. Москва) типа 8х8 грузоподъемностью 14,0 т на базе автомобиля КАМАЗ-63501; «Муромец» (ООО «Омские Вездеходы») типа 8х8 грузоподъемностью 18,0 т. В стадии разработки находится «Бра-гар» (ООО «ОКБ ВТС», г. Москва) типа 8х8 грузоподъемностью 21,0 т, выполняемый по сочлененной схеме. Именно отсутствие в типоразмерном ряду машин указанной грузоподъемности привело к их созданию.
ВТС «Урал-Полярник» (рис.2), ВТС «КМ-Полярник», разработанные в МГТУ им.
Н.Э. Баумана, «Брагар», разрабатываемый там же (рис.3), имеют разные типы шин. На первые два АТС установлены шины размерности 1700х750Я26, на третью АТС - шины
размерности 66х43.00Я25. Шины выпускаются серийно для сельскохозяйственной техники, поэтому не отвечают ряду требований, предъявляемых для автомобильных шин, в частности, по скорости движения, норме слойности и т.д. Поэтому, в рамках выполняемой работы планируется разработка шин именно для этих моделей автотранспортных средств для бездорожья.
Рис. 2. ВТС «Урал-Полярник» Рис. 3. АТС «Брагар»
Размерность шин моделей АТС «Лаптежник» и «Муромец» составляет 1750х1250Я26, что относит их к арочным шинам. Поворот, так же, как и у АТС «Брагар», обеспечивается за счет сочлененной схемы рамы, что и позволило установить широкие арочные шины, обеспечивающие сниженное давление на грунт (рис. 4).
Рис.4. АТС «Муромец»
Аналогично был произведен поиск специальных автотранспортных средств на шинах низкого давления иностранного производства.
В таблице 3 приведен типоразмерный ряд опубликованных в открытой печати автотранспортных средств с колесной формулой от 4х4 до 8х8 для бездорожья иностранного производства.
Типоразмерный ряд специальных автотранспортных средств для бездорожья иностранного производства.
Колёсная формула
Класс грузоподъёмности т.
0,5
0,8
l,0
2,0
3,0
4,0
5,0
l0,0
20,0
4х4
ВОЛКА СК-l [l]
РАДИАН-l [4]
4450 [2]
ДЕЛЬТА 2 [3]
6х6
8х8
ЛИТВИНА [5]
ЕЛЬНЯ [6]
ТЕРРА В АРКТИЧЕСКОМ ИСПОЛНЕНИИ [7]
ДЕЛЬТА 3 [8]
CHALLENGER [10]
ROLLIGON 8X8 MODEL BRUTE [ll]
КОММАН-ДЕР C [9]
ROLLIGON 8X8 MODEL 8860 [l2]
http: //techno-new.developer.stack.net/doc/228694.html
У
В ходе проведенного анализа было выяснено, что за рубежом подобными разработками занимаются в США, Канаде и Белоруссии. Признанными лидерами в данной области являются фирмы Foremost (Канада) и Rolligon (США), которые выпускают несколько моделей вездеходов с различной грузоподъемностью и колесной формулой.
Фирма “Foremost" выпускает транспортёры “Delta”-2 (4x4) и “Delta”-3 (6x6) (рис.5), специально приспособленные для работы на мягких грунтах. Последний имеет грузоподъёмность 15,0 тонны. Двигатель “Caterpillar” 3116 DIT развивает всего 200 л.с., коробка передач “Clark" обеспечивает переключение передач без разрыва потока мощности. Ведущие мосты - “Meritor” с колёсными передачами. Подвеска - рессорная. Для мостов задней тележки - “Hendricson"". Максимальная скорость транспортёра - менее 40 км/ч.
Рис.5. Транспортер «ForemostDelta - 3» типа 6х6
Транспортёр “Commander C” (6x6) имеет грузоподъёмность 27,2 тонны (рис. 6). Двигатель “Caterpillar” мощностью 460 л.с. Коробка передач “Clark" 8000 позволяет переключение передач без разрыва потока мощности. Ведущие мосты “Rockwell" SPRC-4026 с колёсными передачами. В силу специфики транспортёр имеет очень низкую максимальную скорость - 35 км/ч и малую удельную мощность - 8 л.с./т. Несмотря на односкатную ошиновку, автомобили фирмы “Foremost" не имеют «двойного» назначения.
Фирма «Rolligon» выпускает семейство колесных транспортеров, в том числе, типа 8х8 “Model Brute"" (рис.7) мощностью 400 л.с., грузоподъемностью 18,14 т, с шинами “Rolligon Flotation"" размерности 72x68-28 и давлением в них 22 кПа (0,22 кг/см ).
Рис.6. Транспортер «Foremost Commander C» типа 6х6
Рис.7. Транспортер «Rolligon» 8х8 Model Brute
Рис.8. Транспортер «Rolligon» 8х8 Model 88б0
Несколько меньшую мощность (300 л.с.) имеет транспортер «Rolligon» 8х8 Model 8860 (рис.8) грузоподъемностью 11,34 т на шинах Rolligon 54x68-18 с давлением в них 24 кПа (0,24 кг/см2).
Фирма «Rolligon» выпускает также АТС «Challenger» (рис. 9) типа 6х6 грузоподъемностью 13,6 т, выполненный по сочлененной схеме.
Рис. 9. АТС «Challenger»
АТС для бездорожья грузоподъемностью 0,5 - 1,0 т производят и в республике Беларусь: ВОЛКА СК-1, РАДИАН - 1, ЛИТВИНА, ЕЛЬНЯ. Грузоподъёмность данных АТС, в отличие от выпускаемых в США и Канаде, не превышает 4 т.
Анализ зарубежных АТС, предназначенных для эксплуатации по плохим дорогам и бездорожью, фирм «Foremost» (Канада) и «Rolligon» (США) показывает, что большинство моделей выпускаемых АТС имеет грузоподъемность более 10,0 т, при этом максимальная грузоподъемность доходит до 30,0 т.
Таким образом, типоразмерные ряды выпускаемых отечественных и иностранных АТС на шинах низкого и сверхнизкого давления для бездорожья, в том числе, северного исполнения, говорят о значительной неравномерности распределения моделей по классам грузоподъемности. Например, у Российских производителей практически половина моделей (55 из 116) сосредоточена в классе грузоподъемности 0,5 т. Можно однозначно говорить об избыточности моделей в этом классе. Российским разработчикам и изготовителям требуется сосредоточить усилия на АТС остальных классов грузоподъемности, прежде всего в диапазоне 10,0 - 30,0 т. Классы грузоподъемности 25т и 30т у нас пока отсутствуют. Именно на этих классах грузоподъемности сосредоточены усилия зарубежных фирм, так как такая техника принимает непосредственное участие в транспортно - технологических работах по перевозке тяжелых и крупногабаритных грузов в условиях бездорожья. С целью снижения давления и повышения проходимости используются шины увеличенного диаметра или широкие арочные шины и сочлененная рама. Отечественные разработки последних лет по АТС повышенной грузоподъемности показывают, что конструкторы и заводы-изготовители в целом правильно оценивают создавшуюся ситуацию.
Следует понимать, что понятие «экологичное транспортное средство», которое обеспечивает неповреждаемость поверхности пути в летнее время, к части выпускаемых автотранспортных средств для бездорожья не относится. Особенно это касается большегрузных АТС. Они предназначены, прежде всего, для обеспечения доставки грузов в условиях плохих дорог и бездорожья, то есть имеют большую проходимость по сравнению с обычными полноприводными автомобилями аналогичной грузоподъемности. Вопрос же отнесения колесных АТС к экологичному классу требует специального изучения, связан с их средним и максимальным давлением на грунт, типом привода между осями и колесами, с конструкцией шины, давлением воздуха в ней, нагрузкой на шину и для каждого автотранспортного средства определяется отдельно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.Н.Вержбицкий, И.А.Плиев, А.Н.Наумов Обоснование выбора типа экологичного движителя для машин высокой проходимости // Автомобильная промышленность. -1998. - №11. С. 11 - 14.
2. С.Б.Шухман, И.А.Плиев, В.Э.Маляревич Пути повышения экологических свойств многоосных полноприводных автомобилей при эксплуатации в районах Крайнего Севера // Автомобильная промышленность. - 2008. - №10. С. 15 - 17.
3. В.И.Котляренко Основные направления повышения проходимости колесных машин. - М.: Изд-во МГИУ, 2008. - 284 с.
4. Вездеходные транспортно - технологические машины. Основы теории движения / Под общ. ред. В.В.Белякова и А.П.Куляшова. - Н.Новгород: ТАЛАМ, 2004. - 960 с.
