CC BY
3Научный обзор УДК 629.369
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ШАГАЮЩЕГО ВЕЗДЕХОДА В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Владимир Владимирович Маньков 1 Галина Юрьевна Тимофеева 2, Артем Вячеславович Косачев 3, Игорь Анатольевич Забалуев 4
1, 2, 3 Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), г. Москва, Россия
4 ООО «НПО ТУЛЬСКИЕ КРАНЫ», р-н Богородицкий, Тульская область, Россия
Аннотация. Создание вездехода на шагающем ходу является актуальной задачей для быстрого и дешёвого освоения отдалённых регионов нашей страны. Благодаря особенностям конструкции данные машины смогут конкурировать с другими видами техники в массе перевозимой полезной нагрузки на различных типах грунтов.
Ключевые слова: снегоболотоход, шагающий экскаватор, механизм Чебышёва Финансирование: материал подготовлен в рамках научных исследований по проекту №FSFM-2020-0011 (2019-1342).
Для цитирования: Маньков В. В., Тимофеева Г. Ю., Косачев А. В., Забалуев И. А. Особенности работы шагающего вездехода в суровых климатических условиях // Проблемы экспертизы в автомобильно-дорожной отрасли. 2024. № 2(11). С. 40-45.
Original review
FEATURES OF THE WALKING ALL-TERRAIN VEHICLE IN HARSH CLIMATIC CONDITIONS
Vladimir V. Mankov 1 Galina Yu. Timofeeva 2, Artem V. Kosachev 3, Igor A. Zabaluev 4
1 2, 3 Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI), Moscow, Russia
4 ООО «NPO TULSKIE KRANY», Bogoroditsky district, Tula region, Russia
Abstract. The creation of an all-terrain vehicle on a walking track is an urgent task for the fast and cheap development of remote regions of different countries. Due to the design fea-
© Маньков В. В., Тимофеева Г. Ю., Косачев А. В., Забалуев И. А., 2024
tures, these machines will be able to compete with other types of equipment in the mass of transportable payload on various types of soil.
Keywords: snow and swamp vehicle, walking excavator, mechanism Chebyshev
Funding: the material was prepared within the framework of scientific research under project No. FSFM-2020-0011 (2019-1342).
For citation: Mankov V. V., Timofeeva G. Yu., Kosachev A. V., Zabaluev I. A. Features of the walking all-terrain vehicle in harsh climatic conditions. Automotive and Road expert evaluation. 2024; (2):40-45. (in Russ.).
Введение
Часто приходится начинать строительство или разработку какого-либо месторождения в трудных для этого условиях, в том числе и климатических. Возникает необходимость в применении специальной технике. Возникают вопросы: «Как доставить? Как эксплуатировать? Как ремонтировать эту технику?»
Представитель компании «Беринг золото» говорит, что их месторождение находится в 150 км от Анадыря, подвезти необходимое оборудование и стройматериалы можно только автозимником на грузовых автомобилях. Эта дорога существует всего месяц и способна выдерживать технику до 12 тонн. Летом же сообщение с месторождением есть с помощью вездеходного транспорта, который, в силу своих размеров, не может перевозить достаточное количество груза, самое главное - топливо [1].
Вторая причина внедрения шагающего движителя состоит в экономической целесообразности. Благодаря «стопам» механизм может нести запредельную полезную нагрузку и при этом оказывать минимальное давление на грунт. Например, крупнейший шагающий экскаватор ЭШ65.100 («Уралмаш») весом 6 000 тонн оказывает давление на грунт в два раза меньше, чем японский внедорожник, массой 2 тонны [2]. Это даёт преимущество в массе перевозимых грузов и делает этот движитель практически универсальной базой для многих видов строительной и грузовой техники.
Первый вариант шагающего механизма. Механизм Чебышёва
Механизм Чебышёва - механизм, преобразующий вращательное движение в движение, приближённое к прямолинейному [3, 5].
С появления первой паровой машины Джеймса Уатта не одно поколение учёных пыталось преобразовать вращательное движение в прямолинейное. Решить поставленную задачу и попутно разработать две теории (теория приближение функции и теория синтеза механизмов) удалось русскому математику Пафну-тию Львовичу Чебышёву. Из-за своего вида, похожего на греческую букву «лямбда», этот механизм и получил своё название. А теперь рассмотрим, как же он работает (рис. 1).
Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на профиль шляпки белого гриба.
Расставим на окружности, по которой равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и соответствующие им метки на траектории свободного шарнира.
Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно половина времени движения ведущего звена по окружности. При этом нижняя часть синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой.
Теперь приделаем ногу со «стопой» к лямбда-механизму (рис. 2) и зеркально отразим конструкцию для устойчивости. Только что мы повторили первый в мире шагающий механизм, изобретённый российским математиком и получившим всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года.
Второй вариант шагающего механизма. Практическое применение Родиной шагающих экскаваторов считается СССР, хотя до этого в Великобритании и США были реализованы проекты подобных машин, но успеха в то время они не сыскали. Советским инженерам удалось в кратчайшие сроки разработать и собрать первый экскаватор на базе Уралмашзавода (рис. 3).
Рис. 3. Чертёж общего вида тележки ходовой
После этого события началась эра шагающих гигантов. Серийное производство ЭШ продолжается и по сей день. Завод продаёт изделия не только внутри страны, но и экспортирует экскаваторы в дружественные страны [6].
Что касается внедрения шагающего движителя в другие отрасли, то в начале XXI века были предложения по началу производства для импортозамещения копровых установок с шагающим ходом. Инициатором этого предложения было ООО «НПО ТУЛЬСКИЕ КРАНЫ» во главе с Забалуевым Игорем Анатольевичем.
Он рассказал, что рассматривалась возможность вместо копровой установки на ходовую тележку (рис. 3, 4) установить и краны для работы на нулевом цикле строительства. Главными особенностями шагающей конструкции является легкость в изготовлении и более высокие показатели производительности по сравнению с гусеничным движителем.
Одним из главных преимуществ шагающего хода - возможность его изготовления на практически любом предприятии, имеющим сварочное оборудование, универсальные токарные и фрезерные станки. Однако эта идея не нашла поддержки в виде инвестиций.
Главная проблема предложенного движителя
Главной проблемой представленных конструкций является довольно неспешная скорость передвижения - от 160 до 240 м/ч. Этот фактор обеспечен тем, что рассмотренные выше машины не должны были перемещаться на большие расстояния, поэтому заявленная скорость удовлетворяет потребностям пользователей. Для предложенной в этой статье машины, безусловно, необходимо увеличить этот показатель, путем изменения некоторых узлов и приводов.
Заключение
Тема, поднятая в статье, действительно чрезвычайно важна, так как для развития цивилизации и решения проблем, связанных с доставкой грузов в труднодоступные места с суровыми климатическими условиями, необходимо иметь альтернативу гусеничным и колёсным машинам. Приведенные в статье факты показывают, что одним из реальных путей решения указанных проблем является внедрение шагающего хода на различную технику.
Список источников
1. Российская золотодобывающая компания «БЕРИНГ ЗОЛОТО». - URL: https://beringzoloto.ru/ (дата обращения: 16.08.2024).
2. Самый большой в России из сохранившихся шагающий экскаватор ЭШ 65/100. 65. -URL: https://vk.com/wall-119755678_1354?ysclid=m1pgx6595851069382 (дата обращения: 18.08.2024).
3. Научное наследие П. Л. Чебышева. Вып. 2. Теория механизмов / И. И. Артоболевский, З. Ш. Блох, В. В. Добровольский, Н. И. Левитский, под ред. Н. Г. Бруевича, И.И. Артоболевского. - Москва : Издательство Академии наук СССР, 1945. - 197 с.
4. Механизмы П. Л. Чебышева [Электронный ресурс]. - 2-е изд. - Москва : Фонд "Математические этюды", 2013. - 1 электрон. опт. диск (DVD-ROM).
5. Чебышёв, П. Л. Теория чисел. Теория вероятностей. Теория механизмов / П. Л. Чебы-шёв; ответственный редактор И. М. Виноградов; составитель А. О. Гельфонд. -Москва : Издательство Юрайт, 2024. - 457 с.
6. Шагающий экскаватор ЭШ-14. Устройство и эксплуатация / Б. И. Сатовский, Х. А. Ви-нокурский, В. Р. Кубачек и др. ; М-во трансп. и тяжелого машиностроения СССР. Уральский ордена Ленина, ордена Красного Знамени и ордена Труд. Красного Знамени завод тяжелого машиностроения им. С. Орджоникидзе. - Москва ; Свердловск : Машгиз. [Урало-Сиб. отд-ние], 1953. - 212 с.
References
1. Rossijskaya zolotodobyvayushchaya kompaniya "BERING ZOLOTO", available at: https://beringzoloto.ru/ (16.08.2024).
2. Samyj bolshoj v Rossii iz sohranivshihsya shagayushchij ekskavator ESH 65/100. 65, available at: URL: https://vk.com/wall-119755678_1354?ysclid=m1pgx6595851069382 (18.08.2024).
3. Artobolevskiy I. I., Bloh Z. Sh., Dobrovolskiy V. V., Levitskiy N. I. Nauchnoe nasledie P. L. Che-bysheva. Teoriya mekhanizmov (The scientific legacy of P. L. Chebyshev. Theory of mechanisms), Moscow, Izdatelstvo Akademii nauk SSSR, 1945, vol. 2, 197 p.
4. Mekhanizmy P. L. Chebysheva [Elektronnyj resurs] (Mechanisms of P. L. Chebyshev [Electronic resource]), Moscow, Fond «Matematicheskie etyudy, 1 DVD-ROM.
5. Chebyshev P. L. Teoriya chisel. Teoriya veroyatnostej. Teoriya mekhanizmov (Number theory. Probability theory. Theory of mechanisms), Moscow, Izdatelstvo Yurajt, 2024, 457 p.
6. Satovskiy H. A., Vinokurskiy V. R., Kubachek V. R. et al. Shagayushchij ekskavator ESH-14. Ustrojstvo i ekspluataciya (Walking excavator ASH-14. Device and operation), Sverdlovsk, Mashgiz (Uralo-Sibirskoe otdelenie), 1953, 212 p.
Информация об авторах
В. В. Маньков - студент, МАДИ.
Г. Ю. Тимофеева -кандидат физико-математических наук, доцент, МАДИ.
А. В. Косачев - кандидат технических наук, старший научны сотрудник, МАДИ.
И. А. Забалуев - доктор технических наук, генеральный директор ООО «НПО ТУЛЬСКИЕ
КРАНЫ».
Information about the authors
V. V. Mankov - student, MADI.
G. Y. Timofeeva - Candidate of Sciences (Physical and Mathematical), Associate Professor, MADI.
A. V. Kosachev - Candidateof Sciences (Technical), Senior staff member, MADI.
I. A. Zabaluev - Doctor of Sciences (Technical), General Director ООО «NPO TULSKIE KRANY».
Рецензент: Д. С. Фатюхин, доктор технических наук, профессор МАДИ.
Статья поступила в редакцию 01.09.2024; одобрена после рецензирования 02.09.2024; принята к публикации 15.09.2024.
The article was submitted 01.09.2024; approved after reviewing 02.09.2024; accepted for publication 15.09.2024.
