Теш-Драйв. Эволюция шнеко-роторного движителя | Алексей Бурдин
Согласно определению википедии движитель или опорно-ходовой элемент-это устройство, преобразующее энергию двигателя , либо внешнего источника в полезную работу по перемещению транспортного средства,из которых наиболее распространённые:колесо и гусиницы(траки),далее экзотические:воздушная подушка и шнеки,последний является основным предметом моего творческого преобразования.
Первый шнекоход изобретён в 1868 г. Якобом Моратом, в России же шнекоход относят к 1900 году, когда русскому изобретателю Ф. Дергинту был выдан патент на схожее техническое решение и вот по прошествию более чем века автор этой статьи пытается доказать,что шнеко-роторный движитель не раскрыл полностью своего потенциала и на его основе конструирует новый опорно-ходовой элемент ТЕШ-драйв,который будет востребован для создания амфибийных платформ и транспортных средств специального назначения.
Видимо основной движущей силой для новаторской мысли в направлении развития различных вездеходных систем в нашей стране стали её бескрайние просторы и плохие дороги,а местами их полное отсутствие.
Итак шнек представляет собой цилиндр с наваренными спиралями архимедовых винтов.Таких цилиндров у шнекохода два,причём витовая навивка лопастей разносторонняя,то есть одна по часовой стрелке,другая-против.
К основным достоинствам шнеко-роторного движителя можно отнести сочетание свойств поплавка и гребного винта,что позволяет ему прекрасно справлятся с обводнёнными грунтами и форсировать водные преграды,выходить на берег в любом месте,легко справляясь,в силу своих высоких грунто-зацепных свойств, с крутыми откосами береговой линии.Но при этом скорость перемещения этих вездеходов невысока-до 20 км/час,а энергозатраты огромны,причём часть энергии расходуется просто на рыхление почвы и это делает невозможным перемещение шнеко-роторной техники по дорогам общего пользования.
Пожалуй, самая известная машина этого типа ЗиЛ-2906, входящий в состав поисково-спасательного комплекса "Синяя птица", предназначенного для эвакуации космонавтов из труднодоступных районов посадки. К месту работы ЗиЛ-2906 доставляется на борту шестиколёсного вездехода.
Тандем колеса и шнека работал по следующей схеме-когда дорожные условия ухудшаются настолько,что не позволяют дальше перемещатся основной,колёсной платформе,тогда на землю выгружается шнекоход и тот отправляется до точки назначения,по слабым грунтам,и после выполнения задачи возвращается к основной,колёсной машине.
Концепция трансформируемых шнеков Теш-Драйв-это объединение колёсного и шнекового движителя на одной раме.
Для этого в межвитковом пространстве шнеко-ротора размещён элемент с изменяемой геометрией,резиновый рукав,который в расширенном состоянии воспринимает вес транспортного средства,позволяет ему двигатся в режиме качения и это основной рабочий режим Теш-Драйва,пока дорожные условия позволяют.
Когда же на пути вездехода появляется препятствие в виде обводнённых,рыхлых грунтов Теш-Драйв переводится в шнековый режим,через уменьшение объёма межвиткового элемента,воздух(жидкость) выпускается. Транспортное средство при этом режиме пермещается “боком”. В случае узкой дороги со слабыми грунтами в шнековом режиме можно будет перемещатся и по зигзагообразной траектории,пока транспортное средство не выдет на открытое место,либо пока грунты не станут более плотными и можно будет вновь перевестись в режим качения. В процентном соотношении время движения в шнековом режиме занимает гораздно меньшую долю,чем качение. Рассматривается как пневматическая,так и гидравлическая схемы преобразования межвиткового элемента. При истерании элемент заменяется на новый,причем эта процедура возможна и в полевых условиях.
Cистема управлением расширением-сжатием рукавов может быть размещена внутри роторов. Это актуально для гидравлической схемы,когда в качестве рабочего вещества вместо воздуха выступает жидкость,а угловая скорость вращения роторов невелика. По моему представлению гидравлическая схема позволит снизить время,необходимое для перевода Теш-Драйва из одного рабочего режима в другой. Для пневматичесого варианта компрессор будет размещён на раме транспортного средства. Выпускной клапан-внутри,всё управляется электроникой.
Прототип алюминиевый,должен признатся,что не это самый удачный материал для такого рода нагрузок. Но для наглядного пособия,отражающего основные элементы конструкции вполне подходящь. Привода-две дрели по 1.2 кВт,слабоваты для работы в шнековом режиме.Ну а в целом пуски показали главное,что принципиально такая компановка транспортного средства возможна,но требует большой конструкторской работы. В режиме колеса модель двигается без отклонения от прямой линии. Были менения,что её будет уводить в сторону.На воде конструкция показала высокую плавучесть. И что с накаченными,что со спущенными баллонами скорость перемещения практически одна и та же.
Да,действительно,при переводе ТЕШ из колеса в шнек и обратно встаёт вопрос складывания излишков длины рукова при сдувании. Этот элемент-основное поле битвы конструкторской мысли,которая ещё впереди. Сам процесс трансформации ТЕШ из режима в режим на тяжёлых машинах,с двумя парами шнеко-роторов,должен быть полностью автоматизирован. Для этого,как возможный вариант,рукав разделён на две половины и специальные привода,размещённые внутри ротора,протягивают их концы,в спущенном состоянии,по направлению друг к другу. Таким образом порожние рукова прижимаются к телу ротора. В активной фазе,когда они заполнены сжатым воздухом,расширяясь формируют “катки” по краям шнеко-ротора. Для лёгких машин эта операция возможно будет выполнятся и вручную. Протектор,по всей длине рукава,с некоторым шагом снабжён петлями и крючками.
Оператор,с помощью специального рычага,соединяет их между собой,тем самым прижимая порожний рукав к ротору,что мимнимализирует его износ. При работе ТЕШ в шнековом режиме для прохождения неровностей рама снабжается откидными клино-образными буферами,либо на оси роторов оператор монтирует винтовые конуса. В качестве протектора может быть использован кевлар,шнеко-роторы титановые.
Затем необходимо обратить внимание на то,что транспортное средство в шнековом режиме перемещается только по обводнённым грунтам,либо при форсировании водной преграды. В первом случае вода послужит смазкой,что значительно снижает истирание,во втором случае трение минимально. В конце концов возможность перемещатся Теш-Драйв сохраняет даже если оба баллона пробиты,что позволяет ему покинуть опасную зону своим ходом,чего нельзя сказать,например, о гусиничном приводе,в случае которого потерявший целосность трак обездвиживает машину.
Описываемому техническому решению может быть дано определение как всепогодный,полностью амфибийный движитель.Теперь надо его сопоставить с ближайшим конкурентом. Траки и колесо под это определение явно не подходят,отрежьте трак и поставте его на воду-он утонет. Хотя были попытки учить его плавать,но безуспешно. Колесо же не тонет,но и без дополнительных приспособлений не работатет как водомёт. Остаётся только один аппарат подходящий под это определение-это платформы на воздушной подушке. Они действительно едут и по суху и по воде,но можно ли их назвать всепогодными? Нет…При сильном ветре эти транспортные средства остаются дома,на приколе. Могут ли они перемещатся в городской черте,так же нет-очень слабая управляемость. Вывод один,что полностью самодостаточного,амфибийного движителя,не восприимчивого к погодным условиям движителя на сегоднешний день просто не существует. Как автор верю,что Теш-Драйв способен занять эту нишу и в силу уникальности возможностей,которые он предоставляет оправданы и расходы,связанные с его разработкой и изготовлением. С использованием технологии “Трансформируемых шнеков” возможно создание транспортных систем различного назначения,как гражданского,так и военного.
Дополнительная возможность коммерциализации-это использование концепции ТЕШ в индустрии развлечений. Создание автоматизированных моделей на радиоуправлении и разработка линейки транспортных игрушек. Для популиризации ТЕШ-драйва в настоящее время ведутся переговоры с рядом западных разработчиков компьютерных игр о возможности пояления футуристического транспортного средства в их текущих проектах. Военно-транспортная машина и остальные иллюстрации из этой серии,выложенные на сайте,в основном обращены к производителям транспортной игрушки.
Сама возможность использования идеи в двух независимых индустриях повышая шансы проекта на коммерческий успех.
Прототипом заинтерсовался основатель коллекции нестандартных транспортных средств Даг Хилтон (Museum of creative Invention UK,www.landairandsea.com,Doug Hilton) и видимо через некоторое время прототип ТЕШ-драйва присоеденится к его коллекции.
Автор проекта:Алексей Бурдин 33 года (1977 г.р.), по образованию инженер-шахтостроитель, закончил Горный институт.Несколько лет жил и работал в Дублине(Ирландия).По специальности работал в СМУ-13(Метрострой).
Жизненное кредо: Что человек без мечты?…-птица без крыльев!
Мечтаю увидеть ТЕШ-драйв во втором Аватаре.
e-mail: alexdebur2000(at)yahoo.co.uk
www.tesh-lab.com
Текст автора. Орфография сохранена.
Уважаемые авторы, конструкторы и просто мечтатели!
Приглашаем вас опубликовать свое изобретение или концепцию на страницах нашего журнала.
Присылайте материалы в формате Word на e-mail info@nauka21vek.ru
Не забудьте приложить свое фото, а также несколько строк о себе.
Укажите контактные данные, которые можно опубликовать в открытом доступе.
С уважением,
редакция NAUKA21VEK.RU