CC BY
13
УДК629.1 1 3
Д.М. Долгушев, А.Г. Семенов, А.Д. Элизов
КОНЦЕПЦИЯ ТРАНССКУТЕРА-АМФИБИИ ДЛЯ ЛИЦ С ОГРАНИЧЕННОЙ ПОДВИЖНОСТЬЮ
Трансскутеры как новая разновидность транспортных средств
Трансскутеры (трансформируемые скутеры) как новая разновидность индивидуальных наземных безрельсовых электроприводных транспортных средств особо малого класса, предназначенных главным образом для лиц с ограниченной подвижностью (инвалидов-опорников и др.), впервые были предложены в 90-х годах группой разработчиков под руководством кандидата технических наук доцента А.Д. Элизова (лаборатория электродвижения при кафедре колесных и гусеничных машин СПбГПУ).
На сегодняшний день этот подкласс представлен широкой гаммой многофункциональных компактных трансформеров, подавляющая часть которых была испытана на ходовых полномасштабных макетах. В их числе не только ставшие уже "классикой" концепт-трансскутеры семейств "Перфекта" ("Perfecta"), "Кенгуру" ("Kangaroo"), "Флип" ("Я/>") и др. [1-10], основное назначение которых — движение вне помещений (рис. 1), в помещениях, сверхманевренность (движение под любым углом по азимуту —
Рис. 1. Ходовый макет трансскутера "Кенгуру"
рис. 2), вертикализация (постановка в вертикальное положение) пользователя (рис. 3) и преодоление профильных препятствий, включая вверх и вниз по лестнице (главная особенность — рис. 4), но и более специализированные, даже "экзотические" трансскутеры, созданные под конкретные потребности заказчика и потенциальных пользователей: возможность и удобство эксплуатации на пляже, на площадке для игры в гольф, за рулем легкового автомобиля, на трапе и в салоне самолета, на палубе катера и т. д.
В проектах прорабатывался и дизайн трансскутеров, в том числе совместно с германскими коллегами при подготовке для Международной выставки в г. Дюссельдорф демонстрационного образца трансскутера "ГИр" (см. рис. 2).
В данной статье авторы представляют одну из таких разработок, а именно — концепт-трансскутер "Аква". Речь идет о трансскутере-амфибии, способной, в частности, двигаться по пляжному песку, по дну на мелководье и плыть в частично погруженном в воду положении.
Естественно, такая постановка задачи повлекла за собой ряд новых технических проблем,
Рис. 2. Трансскутер "Флип" на выставке в г. Дюссельдорф (Германия)
I_
Рис. 3. Трансскутер "Кенгуру" в конфигурации "вертикаль"
даже с учетом опыта, накопленного конструкторами, испытателями и пользователями амфибийных транспортных средств вообще. Во всяком случае, проекты плавающих инвалидных колясок и, тем более, серийных их образцов, к тому же с электроприводом, авторам не были известны. Но "успокаивали" мировые разработки в области так называемых погружных электромашин и способов герметизации.
Основные положения принятой концепции трансскутера "Аква"
Предложенная в результате проработки проекта концепция машины включает в себя следующие основные положения:
пользователь находится в обычном сидячем положении (рис. 6);
кресло с подножками полностью перфорировано как для облегчения конструкции и снижения центра масс машины, так и для максимально возможного контакта тела с водой;
по периметру машины на уровне руля предусмотрены поплавки для обеспечения плавучести и остойчивости машины;
поплавки установлены на поворотных бортах с возможностью оперативной трансформации из положения (опции) "на суше" в положение (опцию) "на воде" и обратно (рис. 7,8);
шасси на плаву (включая аккумуляторные батареи) полностью погружено в воду при герметичном выполнении всех ответственных состав-
Рис. 4. Трансскутер "Кенгуру" при преодолении лестничного марша (спуск вниз)
ных частей — электромоторов, аккумуляторных батарей, другого электрооборудования и электроники, включая систему управления (см. рис. 6);
машина при удовлетворительных массогаба-ритных показателях (не более 120 кг и габариты 2,0x0,8x1,0 м) характеризуется достаточно высокой несущей проходимостью на песчаном и гальковом пляже, на песчаной отмели;
водоходным движителем служит гребной винт Архимеда, аналогичный применяемым на лодоч-
Й
Л
Рис. 5. Символическая интерпретация дизайнерской концепции трансскутеров семейства "Кенгуру"
Рис. 8. Трансформация трансскутера "Аква" из опции "на суше" в опцию "на воде" а—д— последовательность поворота поплавков
ных подвесных моторах и обеспечивающий скорость машины на плаву порядка 8—10 км/ч.
Определение полной массы трансскутера "Аква"
С использованием функции, предоставляемой программой "SolidWorks", определены, в частности, полная масса (115 кг) и объем (268 м-') амфибии, масса основных ее компонентов по их плотности.
Определено также положение центра тяжести машины в целом (примерно в середине колесной базы с небольшим смещением назад на высоте чуть выше оси гребного винта).
Оценка положения трансскутера "Аква" в воде
При оценке положения трансскутера "Аква" в воде предполагалось, что плавучесть человеческого тела, погруженного в воду, является нулевой, т. е. в качестве нагрузки машины необходимо учитывать только часть человеческого тела, расположенную над водой. В дальнейшем расчете эта масса была принята 35 кг, соответственно полная масса машины с нагрузкой составляет 150 кг. Таким образом, объем погруженной в
>>
воду части машины должен составлять 0,15 м~ для того, чтобы она находилась в воде в состоянии равновесия.
При помощи программы "SolidWorks" было получено расположение центра водоизмещения при объеме погруженной в воду части объемом 0,15 м\ Соответственно расчетным путем было обеспечено расположение центра тяжести и центра водоизмещения трансскутера на одной вертикали с отклонением от нее не более +2°, при
СПИСОК J
1. Келеман, С.А. Новая разновидность малоразмерных электроприводных транспортных средств [Текст] / С.А. Келеман, A.A. Красильников, А.Д. Самойлов |и др. j // Демиург (Вестник Акад. техн. творчества). - 2000. № 2." - С. 54-55.
2. Джумаев, CA. Вертикализация и горизонтиро-вание "колясочников": медико-реабилитационные и технические аспекты [Текст] / С.А. Джумаев, J1.A Дрожжина, A.A. Красильников [и др.] // Проблемы реабилитации. — 2001. N° 2 (5). — С. 105-108.
3. Волков, Ю.П. О разработках в области индивидуального малогабаритного транспорта [Текст] / Ю.П. Волков, С.А. Бушеленков, A.A. Красильников |и др.] // Научно-технические ведомости СПбГТУ. - 2003. №1 - С. 65-75.
этом центр тяжести — ниже центра водоизмещения на 0,18 части колесной базы. То есть теоретически возможен некоторый наклон машины от равновесного горизонтального положения, но она не имеет тенденции к самопроизвольному опрокидыванию, остойчивость соблюдена.
Степень готовности проекта
Трансскутер "Аква" проработан авторами до стадии эскизного проекта, изготовлена масштабная модель и смоделированы эксплуатационные режимы на компьютере в формате ЗО. Анимационный фильм демонстрировался в 2000-х годах на выставочно-ярмарочных мероприятиях городского и регионального масштаба.
В печатном виде сведения о трансскутере "Аква" публикуются впервые.
Впервые предложена концепция амфибийного варианта трансскутера ("Аква") для лиц с ограниченной подвижностью, которая расширяет спектр трансскутеров новой, разработанной в стенах СПбГПУ, разновидности индивидуальных транспортных средств особо малого класса. Концепт при удовлетворительных мас-согабаритных показателях характеризуется достаточно высокими показателями несущей проходимости на песчаном и гальковом пляже, на песчаной отмели, а на плаву — хорошими показателями плавучести, остойчивости и ходкости. При этом агрегаты машины и аккумуляторные батареи оказывают ниже ватерлинии, а пользователь находится в сидячем положении в комфортных условиях.
4. Долгушев, Д.М. Электроприводной индивидуальный транспорт на лестничном марше: эксцентриковые рычажные механизмы [Текст] / Д.М. Долгушев, A.A. Красильников, А.Д. Самойлов [и др.] // Вестник КГТУ. Сер. Транспорт. — Вып. 43: Межвуз сб. науч. трудов. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - С." 117-122.
5. Красильников, A.A. Инвалидные кресла-коляски на лестничном марше: средства передвижения [Текст]: сб. матер, научно-практич. конф. "Научные исследования и инновационная деятельность". - СПбГПУ. 18-20 июня 2007. / A.A. Красильников, А.Д. Самойлов, А.Г. Семенов |и др.].— СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2007. — С. 232-239.
6. Посевкин, A.A. Транспортные средства особо малого класса с изменяемой колеей [Текст] / A.A. Посевкин, М.А. Ткачев, А.Г. Семенов [и др. j; Под общ. ред. Ю.Г. Попова и А.Г. Семенова. — Сб. матер, межрегиональной научно-технич. конф. изобретателей и каталог гор. выставки изобретений "Инновационная политика и изобретатели (Россия — начало XXI века)". - СПбГПУ. - 28-29 апр. 2009. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009. - С. 107-110.
7. Пат. № 2215510 РФ. Транспортное средство и способ его подъема по лестничным маршам [текст] / О.В. Бойко, А.Д. Элизов, A.A. Красиль-ников |и др.] // Бюл. "Изобретения...". — 2003. N° 31. - С. 377.
8. Пат. № 2304952 РФ. Транспортное средство,
преимущественно для перемещения человека по лестницам [Текст] / С.А. Бушеленков, A.A. Кра-сильников, А.Д. Самойлов |и др.] // Бюл. "Изобретения...". - 2007. № 24. - С. 142.
9. Пат. № 2312788 РФ. Шасси транспортного средства для движения, в частности, по лестницам [Текст] / С.А. Бушеленков, Д.М. Долгушев, A.A. Красильников |и др.] // Бюл. "Изобретения...". - 2007. № 35. - С. 441.
10. Пат. № 2381127 РФ. Способ оперативного изменения колеи самоходного колесного транспортного средства и самоходное колесное транспортное средство для его осуществления [Текст] / A.A. Посевкин, А.Г. Семенов, М.А. Ткачев [и др.] // Бюл. "Изобретения...". — 2010. N° 10.
УДК629.1 1 3
Ф.А. Кудряшев, A.A. Посевкин, А.Г. Семенов, А.Д. Элизов
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ ГИБРИД-КОНЦЕПТОВ НА БАЗЕ АВТОМОБИЛЯ И ТРАНССКУТЕРА
Для всего мира, не исключая и Россию с ее большими запасами углеводородов, актуальны вопросы электроснабжения и экологии. Немаловажно также повышение конкурентоспособности отечественной продукции.
В порядке реальной помощи российскому автопрому изобретатели кафедры колесных и гусеничных машин (КГМ) СПбГПУ и Студенческого конструкторского бюро (СКВ) при кафедре предлагают доработать с минимальными конструктивными изменениями известный серийный автомобиль "Лада-Калина" ("При-
ора") до так называемого параллельного гибрида, позволяющего в Европейском городском ездовом цикле (NEDC) снизить расход топлива с 8 до 4—5 л/100 км за счет трогания с места, разгона и движения в городских "пробках" на электромоторе, а также использования рекуперации при торможении. Упомянутый Европейский ездовой цикл представлен графиком (рис. 1), отражающим (если укрупненно) следующее процентное распределение: разгон — 29, равномерное движение — 32, торможение — 26 и холостой ход — 13.
Время движения 1, с Рис. 1. Европейский ездовой цикл NEDC
