УДК: 62-213.1

Николай Владимирович Принцев

Ярослав Юрьевич Томановский

АНАЛИЗ ИННОВАЦИОННЫХ КОМПАНОВОЧНЫХ СХЕМ АВТОТРАКТОРНОГО ТРАНСПОРТА В СВЕТЕ  КОНЦЕПЦИИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В РФ

Для эффективного энергосбережения в аграрном секторе необходимо предложить новые пути решения транспортной проблемы. Целесообразно проанализировать существующий колёсный автотранспорт, чтобы предложить модернизированные схемы. Итак, самым распространённым типом техники можно считать  шасси с колёсной формулой 4х2. Коротко охарактеризуем преимущества колёсной техники по сравнению  с моделями, рассмотренными ранее в предыдущей статье (техника на воздушной подушке и гусеничная).

1. Относительно низкий расход топлива.
2. Высокая грузоподъёмность, которая варьируется от 0,3 т до 60 т.
3. Высокая скорость, максимальная скорость может достигать 120 км в час с грузом.
4. Низкие эксплуатационные характеристики за счёт использования относительно не дорогостоящих ГСМ (горюче смазочных материалов) и запчастей. Безусловно, речь идёт об использовании отечественной техники, т. к. импортная техника и комплектующие к ней достаточно высокой стоимости.

Почему автотракторная техника должна развиваться в России более интенсивными темпами? Потому что некоторые руководители пытаются природные условия «подстроить» под импортные «престижные» автомобили, придумывая, то  подогрев дорог, то ежегодную «засолку» дорожного полотна, а потом с удивлением констатируя, что дороги нуждаются в ежегодном ремонте. «Паркетные» автомобили, по определению, не могут радовать своих владельцев, т.к. 8 месяцев в году на большей территории страны может быть снег. Многие даже зарубежные авто конструкторы констатируют, что все современные  автомобили напоминают «мыльницы». Грузовые машины тоже не имеют ярко выраженной внешности.

Выведем основные группы транспортных средств, которые наиболее перспективны для России. Это транспорт на воздушной подушке, колёсная и гусеничная тракторная техника. Как уже отмечалось, гусеничная техника имеет повышенную проходимость и повышенный расход топлива. Ведь мы ранее замечали, колёсная техника потребляет меньше топлива, но пропорционально и проходимость колёсной техники ниже. А теперь поразмышляем в таком ключе. Да, если в предыдущий период были громадные агрокомплексы, то вполне логично, что в автохозяйствах присутствовала и гусеничная и колёсная тракторная техника, а также солидный парк грузовых машин. Теперь последние двадцать лет Агропром сместился в сторону фермерских хозяйств, личного подворья, поэтому иметь обширный парк может себе позволить далеко не каждое хозяйство. А давайте порассуждаем гипотетически. В советское время зарубежные специалисты, изучая наш рынок бытовой техники, указывали, что у нас отдельно выпускались электромясорубки, соковыжималки, кофемолки и  т.д., хотя основная стоимость этой кухонной техники складывалась из стоимости электродвигателя, ведь целесообразно было выпускать все приспособления, к которым подходил бы один съёмный электродвигатель. И вот применительно к грузовой технике можно использовать тот же принцип. То есть мы имеем один базовый агрегат, который мы можем приспосабливать к разным фронтам деятельности, в зависимости от использования «приставок». Теоретически предположим, а нужны ли эти «супермодели», на разработке которых настаивают авторы? Зимы 2010, 2011, 2012 годов отчётливо продемонстрировали, насколько беспомощна импортная техника. Впервые снег выпадал в ноябре - декабре, и уже через несколько дней город Санкт-Петербург превращался в блокадный вариант. Не только представительские иномарки превратились в сугробы, но бездействовала и уборочная импортная техника в С-Пб. И вот к нашему удивлению, в тот же период времени года мы посещали  рядовые посёлки в Ленинградской области за сто километров от Северной Столицы, удавалось заметить, что улицы расчищены, просёлочные дороги - тоже. Передвигаться можно было не по «блокадным» тропкам, а по респектабельным дорогам. Расчистка осуществлялась тракторами МТЗ Белорусского производства. Однако данные рассуждения не доказывают, что надо приобрести белорусскую технику, и этим ограничиться. Нужно идти от интенсивного поиска оптимального конструкторского решения. В 30-е годы инженеры стремились к практическому изобретательству. Были разработаны интересные модели грузового транспорта на лыжах, лесорубочной техники. На чём следует сконцентрировать внимание сегодня?  Путь приобретения и легкового вездехода и грузового тяжеловоза, по-видимому, следует считать тупиковым. Нужны другие критерии отбора, которые, на наш взгляд, целесообразно сформулировать таким образом:

1. Достичь высокой проходимости и одновременно  минимизировать потребление топлива.
2. Максимально снизить себестоимость самого вида техники за счёт применения  не дорогостоящих материалов, новых  технологий.
3. Снизить массу автотракторной техники за счёт применения новых материалов и новых способов сборки.
4. Принципиально упростить эксплуатацию новых видов автотракторной техники. Исследования по заявленной теме сформировали несколько вариантов предполагаемых ассоциативных моделей.

Первый вариант – транспортное средство, в котором соединены воздушная подушка и гусеничный антураж, но проектно - конструкционно это модель новой технологии.

Второй вариант – автотранспорт колёсный с формулой 4 х 2  и гусеничным оборудованием.

Третий вариант легковой автомобиль и применение воздушной подушки.

Четвёртый вариант – комбинированная схема, объединяющая автомобиль и вертолётные принадлежности.

Наиболее перспективными можно считать модели №1, №2, №3. Правда, модель №4 могла бы быть самой перспективной, но в 21 веке существует определённая инерционность мышления. Конструкторская мысль основных производителей не предполагает, что одним двигателем можно объединить и колёсный вездеход и «вертушку». Пока ещё рассуждения идут на уровне, что электромясорубка и кофемолка должны иметь в футляре свой собственный мотор.

Проанализируем принцип работы модели – автомобиль с колёсной и гусеничной схемами. На рис.1 изображена схема простейшего комбинированного а-м на базе «ВАЗ – 2107». На что следует обратить внимание. От двигателя (1) энергия передаётся на КПП (коробка переключения передач) (2), далее через карданную передачу (12), посредством РК (раздаточной коробки) (3) и через мост (6) к колёсам (5). Однако мы рассмотрели случай,  когда машина осуществляет движение в шоссейном режиме. Теперь рассмотрим ситуацию, когда предполагается движение по бездорожью. В этом случае РК (3) уже передаёт энергию на механизмы поворота  и торможения (10) и на колёсные  редукторы (4) через карданную передачу. Затем энергия поступает к гусеницам (7) через ведущие звёздочки (11).

Поскольку данная конструкция может поразить определённой смелостью, поэтому, несомненно, требует пояснения. А именно, гусеницы имеют пневматическую подвеску (9), с рычагами (8), что позволяет «смягчить» ход. Опять необходимо дополнительно объяснить, зачем в конструкционное решение автомобиля вводится такой параметрический  коэффициент как «РЫЧАГИ». Рычаг будет служить тем аргументированным приспособлением, которое позволит осуществить быстрое переключение с колёс на гусеницы, или, говоря другим языком, перейти с шоссейного варианта на «просёлочный» в период даже самого безнадёжного межсезонья. Почему сегодня необходимо такое соединение?

В советский период существовало трехмерное измерение, по городским магистралям предпочтительнее было разъезжать на комфортабельной «Волге», на сельских дорогах ответственное лицо было ожидаемо местным руководителем на «Газике» или «УАЗ-е», а дальше для пропаганды собственной доступности руководитель садился в трактор, как описывается в «Поднятой целине», в комбайн любил забираться Михаил Сергеевич Горбачёв, а сегодня тот же политический стиль руководства демонстрируют первые лица, забираясь время от времени то в кабину «КАМАЗа», то в кабину трактора. То есть интерес к отечественной грузовой технике и тракторной технике в России достаточно высокий. Почему приходится акцентировать на этом внимание? Потому что при конструировании необходимо преодолеть психологическое клише, которое действует уже на протяжении многих десятков лет. Вернёмся к историческим аналогиям, которые наука обязана учитывать. Следует пояснить, относительно наследия Константина Эдуардовича Циолковского, который пользовался одной фаянсовой кружкой, на которой была надпись – «Бедность учит, богатство – портит». Бедность подразумевает в данном случае не ограниченность в материальных средствах, а беду как определённое неудачное стечение обстоятельств. Украинский писатель Н.В. Гоголь говорил, что в России две беды – дураки и дороги. Просто он не знал, что в России все населённые пункты строились около рек, летом переправлялись на барках, зимой по льду. Но он как южный человек, зимой старался мало выходить на улицу, а плавать не умел. Конечно, со скоростью воловьей упряжки летом по пыльным шляхтам торопиться некуда. Но Циолковский пошёл по другому пути, не навешивая никому ярлыков, он предлагал освоить космос, а в качестве наземного транспорта – использовать транспортные средства на воздушной подушке. У Циолковского было другое замечательное качество, он абсолютно индифферентно относился к мнению соседей – обывателей, которые считали, что он не вполне в себе, когда он со своими сподвижниками забирался на крышу веранды, запуская оттуда бумажные самолётики, бегал по саду с трещоткой в руках. А он делал самые смелые эксперименты, имея очень скромные подручные средства, делал расчёты, издавал брошюры за свой счёт и рассылал их учёным всего мира, чтобы ознакомить их с результатами своих исследований. Почему пришлось сделать это отступление? Потому что современникам, увы, не всегда дано оценить необходимость модернизации. К счастью, сейчас в России необходимость модернизации приветствуется Президентом РФ.  А теперь вернёмся к описанию конструкции. Так вот, этот рычаг позволяет складывать гусеницы, чтобы колёса при более благоприятном дорожном полотне могли снова вернуть себе свою функцию. Поговорим о технических аспектах. Чтобы гусеницы «не провисали», предусмотрены специальные кольца. Кроме того, спроектировано ещё одно устройство. Обозначим его как УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ПОВОРОТА. Но может возникнуть вопрос, а каким способом будет достигаться «непровисание» гусениц?  Для этого устанавливается специальный – НАТЯЖИТЕЛЬ. В качестве вывода остановимся на преимуществах:

1. Удобство в эксплуатации, граничащее с таким понятием как НЕПРИХОТЛИВОСТЬ в эксплуатационном режиме.
2. Поэтапный расход топлива.
3. Экономия сменных колёсных покрышек.
4. Экономия на дополнительной балансировке колёс.
5. Экономия трудозатрат, совмещение должности – водителя и тракториста.

Прокомментируем обозначенные преи-мущества. Общеизвестна терминология – «обувь» для транспорта. Понятно, что излишнее налипание грунта на колёса и покрышки, в первую очередь, не способствует долговечности колёс. Есть и ещё один момент, который испытывался на полигоне, параметры трибометрии. Известно, что во время быстрого движения по асфальту, колёса «дымят» от излишнего нагрева и от движения, и от раскалённого асфальта. И вот представим, когда эти разогретые, как поверхность  сковороды, покрышки соприкасаются с грунтом сельских дорог – гравий, пыль, глина. Всё это буквально  «заваривается», забивая рисунок протектора. Когда такая машина, вернее, с такими покрышками, умащёнными сельским или строительным грунтом, выезжает на асфальтированную трассу, то налипший грунт начинает выполнять роль абразива.  Облысение колёс происходит с фантастической скоростью. Замена на гусеницы избавит покрышки колёс от излишнего износа. Водитель совмещает навыки тракториста и шофёра. Однако продолжим перечисление  преимуществ.

6. Гусеницы увеличивают устойчивость транспортного средства в экстремальных условиях.
7. Высокая адаптивность данной модели, т.к. переключение с колёс на гусеницы может проходить в автоматическом режиме.
8. Высокая проходимость гусеничного варианта.
9. Пониженная стоимость транспортного средства с учётом его конгломеративности – совмещения двух моделей.
10. Увеличение срока службы, все агрегаты избавлены от повышенной вибрации с учётом плавности хода в гусеничном варианте.
11. Снижение массы транспортного средства по сравнению с обычными транспортными средствами.
12. Использование новых конструкционных материалов – гусеницы из высокопрочного полиуретана.
13. Применение  новых покрытий, включая ионоплазменное напыление.

Однако некоторые конструкционные решения могут восприниматься как недостатки. Таким недостатком водители, которые не считают себя подтянутыми и владеющими определёнными спортивными навыками,  могут считать необходимость входить в транспортное средство через крышу. Хотя данный нюанс можно считать и ещё одним достоинством, ведь водитель избавлен от необходимости посещать спортивные залы и площадки. Модель отличается своей эксклюзивностью, и может стать брендом отечественного автопрома и даже экспортным предложением, особенно для стран, где бывают обильные атмосферные осадки или сыпучие грунты, болотистая местность. В связи с возрастающими природными катаклизмами, именно такое транспортное средство было бы незаменимым в Западной Европе или США, где давно утрачена креативность автопрома.

Мелкотемье зарубежного автопрома уже несколько десятков лет ограничивается «опциями» типа «мухоловки с горячим паром». То есть прилипающую мошкару на ветровое стекло обрабатывают горячим паром. Как совмещается с данной опцией – поднимающаяся крыша, которая автоматически убирается в багажник? Если исходить из логики конструкторов или заказчика, то мошки на лобовом стекле мешают, но в салон они будут беспрепятственно проникать через открытую крышу, и уже смогут налипать не снаружи, а изнутри лобового стекла.

Давайте поразмышляем, на базе какой машины целесообразно сформировать комбинированную модель. Исследования доказывают, что оптимально использовать «УАЗ – 31512». Возможно, недостатком можно считать дополнительная масса самих гусениц и устройств по переключению. Следующим недостатком нужно считать излишние затраты ГСМ в связи с частично повышенной массой. Но затраты на ГСМ компенсируются возможностью попасть в удалённые и трудно доступные территории.

Обобщая проблематику данной темы, следует сказать, что в мире в целом ощущается острая нехватка вездеходов стоимостью до 1 миллиона 300 тысяч рублей. Именно поэтому поднимается вопрос разработки нового вездехода в пределах этой стоимости. Основная часть этих вездеходов представлена колёсными моделями. Гусеничная техника пока рассматривается как специальная тракторная техника. То есть техника приспособлена либо к дорогам, либо к отсутствию дорог. При конструировании комбинированных моделей рассматривались различные варианты размещения гусениц.

Предложим систематизацию по расположению гусениц:

1. Простейшее расположение (сайдинг с гидропневматической  подвеской).
2. Руфинг.
3. Фолдинг-сайдинг.
4. Тёрнинг.
5. Фолдинг-белоу.

Каждая модель требует дополнительного математического ангажирования в свете испытаний трибометрии. Все эти параметры будут рассмотрены в отдельной статье с анализом обоснования того или иного конструктивного решения.

газета "Поддержка Президентских реформ"