Результаты предварительной экспертизы технического задания
на изготовление прототипа двухсекционной машины с роторным движителем
!
При рассмотрении полученных по электронной почте материалов (собственно ТЗ, рекламно-информационные материалы разработчика) возникли следующие замечания, которые условно разделяются на две группы.
По собственно тексту ТЗ
1. С учетом традиций изготовления машин с РВД вызывает сомнение заявленная полная масса изделия 40 кг при данных габаритах секций машины. Параметр нуждается в уточнении и обосновании.
Макет в снаряжённом состоянии не должен превышать заявленной массы в 40 кг. Если в указанных габаритах это оказывается не выполнимым, значит размеры модели должны быть пересмотренны в сторону уменьшения;
2. В ТЗ в принципе не уделено внимания вопросам управления макетом. Данный вопрос должен быть рассмотрен.
Управление осуществляется с дистанционного, беспроводного пульта с автономным блоком питания. Радиус действия – до 50 м;
3. В ТЗ не четко прописан алгоритм работы с гибким элементом. Для принятия решений по конструкции макета требуется описать процедуру детально. Полагаю, этот документ можно вынести в приложение к ТЗ.
Конструкция гибкого элемента спроектирована таким образом, что бы обеспечить движителю значительный, безсервисный цикл жизни. Для этого воздушная камера защищена протектором, который состоит из двух секций, изготовленный из износостойкой, армированной резины. Концы секций снабжаются кольцами, привязанными к армированию резины. На прототипе TESH-drive 2 притяжка концов секций протектора друг к другу производится вручную.
На тяжёлых машинах – механизированно.
Гибкий элемент – система, состоящая из резиновой камеры и протектора.
Процедура разворачивания гибкого элемента из свободного состояния (принудительно не прижат к телу ротора).:
1.Сигналом с пульта управления открывается электро-магнитный воздушный клапан;
2.Включается компрессор;
3.Автоматический сервер контролирует “загрузку” баллона воздухом, при достижении необходимого давления даёт сигнал на обесточивание компрессора и одновременное закрытие клапана;
4.Эта же в точности процедура проделывается на втором модифицируемом ш/р
5.Машина полностью опирается только на резиновые элементы опорных ш/р. Режим качения активирован.
Обратная процедура – высвобождение винтовой лопасти, складывание гибкого элемента:
1.Сигналом с пульта открывается воздушный клапан;
2.Оператор вытаскивает притяжное устройство(талреп с двумя крючками) из парковочной ниши на кожухе макета. Подцепив крючками кольца секций протектора начинает талрепом их подтягивать друг к другу. Это производится до полного прижатия секций протектора к телу ш/р;
3.Эта же процедура производится на втором ш/р. Машина полностью опирается только на витки опорных ш/р. Режим шнекохода активирован.
4. Если роторы выполнить пустотелыми, высота центра масс машины, скорее всего, окажется выше заявляемых 200 мм.
Спорить не буду – эти цифры просто скопированы из т/з – образца;
5. Требуется обосновать упомянутые в тексте ТЗ значения угловых величин. Например, вызывает сомнение возможность движения машины вверх по склону с углом 40 град по рыхлому грунту: известно, что сыпучие грунты характеризуются углом естественного откоса, например, для песка эта величина составляет около 32 градусов, и только колесно-шагающий движитель в режиме шагания преодолевал такое препятствие.
Так же не берусь утверждать, что заявленная цифра отражает реальную картину. Для каждого из двух возможных режимов работы модифицируемого шнекоротора эта цифра – своя! Одно несоменно – в режиме шнекохода эта цифра будет близка к показателям классических винтовых машин.
4. Не оговорены технические характеристики собственно роторов, а задан только рабочий диаметр. Диаметр ротора является только одним из параметров, связанным с прочими геометрическими характеристиками ротора.
Все цифры даются пока в первом приближении и не являются окончательными. Макет четырёхроторного вездехода-амфибии TESH-drive 2 (mm):
Диаметр полого, сигарообразного ротора – 220
Длина ротора c конусами – 1300
Длина конуса - 180
Высота винтовой лопасти – 40
Толщина лопасти - 3.5
Шаг навивки – 230
Способ изготовления – наваривание на поверхность ротора серпообразных элементов, крайние из которых “стекают” на конусы ротора. Материал – аллюминий. Сквозь ш/р проходит целиковый вал диаметр 12 мм(сталь) ;
По проекту в целом
1. Особо нагруженным узлом окажется сцепное устройство секций. При движении в реальных условиях для полноразмерной машины потребуются значительные энергозатраты на управление гидроприводами, комплекс мер по стопорению устройства, разгрузочные приспособления и т. д.
Активное сцепное устройство успешно применяется в ряде вездеходных концепций, в том числе в двухсекционной гусиничной машине типа Витязь.
2. Из текста ТЗ следует, что гибкий элемент, укладываемый в шнек, содержит пневмокамеру. Потенциальные проблемы: из-за наличия поперечных составляющих силы сопротивления движению гибкий элемент будет выдавливаться из желоба, может попасть под лезвие шнека и будет разрушен. Профиль желоба должен быть рассчитан с учетом удержания гибкого элемента. Работоспособность пневмокамеры в данных условиях вызывает сомнения. Возможно, перспективнее использование цельного профилированного элемента из материала, аналогичного пулестойкой резине.
Самым надёжным и устойчивым к истиранию решением для протектора могло бы стать размещение двух винтовых металлических лент вместо армированной резины, предложенной выше. Но это снижает грунтозацепные свойства движителя в режиме качения и станет источником повышенного шума.
3. Движение машины в режиме качения будет неустойчивым из-за наличия поперечных составляющих сил сопротивления движению.
Действительно, как показали полевые испытания первого прототипа TESH-drive такое явление может быть, но оно в большей степени связано с пробуксовыванием роторов при трогании с места и легко невилируется “подруливанием”,“складыванием” секций в ту или иную сторону. В силу того, что средняя скорость движения техники на модифицируемых ш/р в режиме качения не может привышать 30 км/ч подобный эффект не может быть признана источником повышенной опасности.
4. Движение машины в режиме РВД будет неустойчивым, из-за неизбежного кинематического рассогласования секций. Использование блокируемого дифференциального привода роторов существенно усложнит конструкцию узла сцепного устройства и трансмиссии машины.
И тем не менее это так же реализуемо…если эти меры действительно оправданы. Доказать или опровергнуть может только новый полнофункциональный прототип.
5. Размеры роторов должны определяться с учетом возможности плавания. Отдельную проблему представляет обеспечение остойчивости машины и управляемости при движении наплаву.
Остойчивость - действительно является серьёзной проблемой для данной компановки машины, поскольку считается, что основное достоинство – это всепогодная амфибийность, поэтому устранение этой проблемы является очень важной задачей. . Решение –установка дополнительных откидных поплавков, применяемых только для затяжного путешевствия по воде или при значительном волнении. Рассматривается так же вариант размещения откидного водомёта(водомётов).
Общая рекомендация: при оформлении итогового текста ТЗ автору следует уделить внимание вычитке документа, т. к. наличие большого числа опечаток обычно негативно сказывается на восприятии проекта
Заключение
Для продолжения работы и принятия решения об изготовлении прототипа, автору ТЗ необходимо, как минимум, ответить на приведенные в данном отзыве замечания (по обеим группам вопросов).
,
к. т.н., доц., профессор каф. «Двигатели,
автомобили и гусеничные машины» СПбПУ
15 марта 2015 г.
