Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Перспективы внедрения новых транспортных средств 7
1.1. Обзор существующей технико-экономической ситуации в стране и задач, не имеющих адекватного технико-экономического решения 7
1.2 Определение уровня проходимости наземных транспортных средств с традиционными движителями 9
1.3. Исходные условия для сравнительного анализа существующих реализаций ТС 13
1.4. Существующие образцы техники для заявленных условий применения 15
1.5. Выводы по главе и задачи исследования 19
Глава 2. Теоретические основы взаимодействия пневматической оболочки с грунтом под действием внешней нагрузки 20
2.1. Оценка зависимостей изменения проходимости наземных транспортных средств при изменении давления в пятне контакта движителя с грунтом 20
2.2. Исходные допущения при анализе взаимодействия пневмооболочек с грунтом и внешними нагрузками 25
2.3. Характерные точки 26
2.4. Равновесие в симметричной системе 28
2.5. Несимметричное положение равновесия системы 32
2.6. Транспортные средства с нетрадиционными движителями... 44
2.7. Действующие силы в СПГД 54
2.8. Расчет упругой характеристики подвески СПГД 58
2.9. Характеристика жесткости СПГД с постоянным количеством газа ( количество газа = CONST) 64
2.10. Демпфирование СПГД 68
2.11. Характеристика жесткости подвески СПГД на заторможенных валках 71
2.12. Переходные процессы в пневмооболочке на упругом основании 74
2.13. Теоретические основы моделирования СПГД в движении по пластичным неупругим грунтам 87
2.14. Прикладной расчет характеристик пятна контакта СПГД в движении по пластичному неупругому грунту 97
2.15. Движение СПГД по деформируемым грунтам в режиме тягача или по уклону вверх 103
2.16. Распределение сфер применения транспортных средств, в зависимости от максимального давления движителя на грунт 109
2.17. Вывод по главе ПО
Глава 3. Экспериментальная часть исследования 111
3.1. Лабораторный стенд для имитации взаимодействия пневмоооболочки сверхнизкого давления с различными грунтами. 111
3.2. Лабораторные модели СПГД 114
3.3. Модель ТС с тороидальной эластичной пневмогусеницей ... 121
3.4. Выводы по главе 125
Глава 4. Варианты компоновок ТС с СПГД различного назначения 126
4.1. Грузоподъемность 127
4.2. Проходимость 130
4.3. Способность к преодолению крутых склонов 132
4.4. Замыкание оболочки 134
4.5. Выводы по главе 137
Общие выводы и результаты 138
Литература
- Определение уровня проходимости наземных транспортных средств с традиционными движителями
- Исходные допущения при анализе взаимодействия пневмооболочек с грунтом и внешними нагрузками
- Характеристика жесткости СПГД с постоянным количеством газа ( количество газа = CONST)
- Модель ТС с тороидальной эластичной пневмогусеницей
Введение к работе
Актуальность темы диссертации определяется необходимостью разработки военной и гражданской транспортной техники высокой проходимости, способной эффективно выполнять транспортные задачи на обширных бездорожных территориях в различных регионах страны и мира
Улучшение характеристик проходимости осуществляется снижением средних и максимальных давлений на грунт Для существующих типов опорно-контактных шасси существуют известные конструктивные ограничения, которые не позволяют кардинально повысить их проходимость Так они не могут быть реализованы с желаемыми контактными давлениями (ниже 8кПа) Тем не менее, давления на грунт в диапазоне от 8кПа и ниже являются крайне притягательным полем значений, при которых взаимодействие опорно-контактного движителя с грунтом происходит совершенно в иных режимах, чем при удельных давлениях традиционных колесных и гусеничных движителей, находящихся в диапазоне 50 600кПа(0,5 батм)
Цель работы повышение уровня проходимости транспортных средств с контактными движителями и придание им амфибийных качеств за счет применения в качестве ходовой части нетрадиционных пневмогусеничных движителей, позволяющих обеспечить движение транспортных средств по бездорожью и обводненным пространствам В работе рассматривается возможность повышения проходимости наземных ТС за счет применения движителей сверхнизкого давления на грунт В виде объектов исследования рассматриваются самоходные транспортные средства, оснащенные нетрадиционными пневмодвижителями сверхнизкого давления (ниже 8кПа) О перспективности создания подобных машин заявлялось в многочисленных работах посвященных исследованию движения машин по снегу
Новые движители должны обеспечить главное эксплуатационное качество предполагаемых амфибийно-вездеходных аппаратов- проходимость по сильно пересеченному бездорожью со слабыми грунтами, по болотам, снегу, мелководью и открытой воде
В соответствии с намеченной целью в диссертации поставлены и решены следующие задачи
-разработана методика анализа поведения оболочек сверхнизкого давления при взаимодействии с опорами транспортных средств,
-оценены геометрические и тяговые ограничения по снижению давления на грунт от ТС с традиционными типами движителей,
изучены особенности движения транспортных средств с новыми пневмодвижителями сверхнизкого давления,
рассчитаны и оценены упругие характеристики подвески ТС с пневмооболочкой сверхнизкого давления в качестве движителя,
-определены опорно-тяговые характеристики ТС с пневмодвижителями
сверхнизкого давления, обеспечивающими высокую проходимость и ,
амфибийность при движении по бездорожной местности,
- обоснованы рекомендации по выбору рациональных проектных
параметров ТС с пневмодвижителями сверхнизкого давления высокой
проходимости
Научная новизна Впервые разработана методика определения и оценки опорно-тяговых свойств перспективной амфибийной транспортной техники высокой проходимости с новыми типами нетрадиционных движителей, оснащенных пневмооболочками сверхнизкого давления Методика сочетает оригинальные расчетные и экспериментальные методы исследования нагрузок на механические и пневматические части нового шасси, опирается на критерии проходимости и показатели эффективности ТС с пневмодвижителями сверхнизкого давления в экстремальных условиях эксплуатации
Предложена концепция амфибийных самоходных ТС с пневмодвижителями сверхнизкого давления, как многорежимных адаптивных объектов, и обоснованы алгоритмы решения проектных задач по определению их рациональных параметров
Получены также результаты, имеющие общее транспортное значение
рассмотрены математические модели взаимодействия механических движителей со слабыми грунтами в диапазоне значений давления, ранее выпадавших из рассмотрения из-за технической недоступности;
уточнены правила построения и применения тягово-динамических характеристик машин с учетом особенностей взаимодействия движителя с грунтом на крайне низких контактных давлениях
Практическая ценность работы состоит в обосновании возможности создании нового класса амфибийных вездеходных ТС с оригинальными движителями, способных решать транспортные задачи, ранее считавшиеся теоретически не реализуемыми на данном уровне техники
Рассматривается новый тип движителя сверхнизкого давления, предназначенный для работы на сверхнизких давлениях, названый Сферический ПневмоГусеничным Движителем (СПГД) Полученное конструктивное решение защищено патентами
Реализация результатов работы В процессе исследования были построены несколько экспериментальных моделей нового типа движителя, наглядно демонстрирующих реальность достижения теоретически обоснованных результатов Так же был создан лабораторный стенд для определения сцепных свойств пневмооболочек с грунтом в диапазоне сверхнизких давлений 2 8кПа
Результаты разработок неоднократно докладывались на заседаниях кафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» МҐТУ им Н Э Баумана, а также выносились на обсуждение сотрудников ЦАГИ
им проф Н Е Жуковского, специализирующихся на создании вездеходных ТС с воздушной подушкой
Апробация работы и публикации
Возможность построения принципиально новых ТС обосновывалась в НИР по заказу МО РФ «Поисковое исследование и разработка научно-технических основ создания амфибийных экипажно-безэкипажных средств обеспечения боевых действий на основе нетрадиционных принципов движения»
Части работы докладывались на 5-ой Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» 2006г
Главы работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» в МГТУ им Н Э Баумана в 2003-2006г.
Получены патенты на две модификации нового типа движителя с пневмооболочками сверхнизкого давления на грунт (№2240250,№2284941)
Структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы Работа изложена на 150 страницах, содержит 54 рисунка, 3 графика, 10 таблиц, список литературы, приложение с фотографиями модели ПГД
Определение уровня проходимости наземных транспортных средств с традиционными движителями
Запишем уравнение состояния этой системы mg = PL Fc = Pr1+P(2r2-2ri)-Pr2 Раскрыв скобки и сократив однородные члены во втором выражении, получим: Fc=P(r2-r,) В итоге выходит выражение, тождественное ранее полученному из векторного равновесия трехточечной оболочки. Для полноты картины необходимо определить место приложения силы сопротивления Fc и место расположения центра тяжести нагрузки, так чтобы соблюдалось равновесие моментов сил в системе. Запишем уравнение равновесия относительно нижней квадрантной точки передней дуги. Уравнение примет вид: Fcr = РГі2 n +P(2r2-2r1)((2r2-2r1)/2+2r1) - Pr22r2 Раскроем скобки и упростим выражение: Fcr = 2P(r12 + r22-ri2-r22) = 0 Так как сила сопротивления не равна нулю, значит нулю равна длина рычага г. Проверим результат при расчете моментов сил относительно другой точки верхней квадрантной точки дуги г і. Fcr = Р( 2(r2-ri)( r2 - ri) - 2 г2(г2-гі))= 2Р(г2-Гі)(г2 - гг г2) Fcr - 2Р(г2-Гі)( - г,) Из выражения получим значение г: г = - 2ri Что соответствует противодействию на уровне плоскости грунта. Два расчета совпали. В случае действия силы сопротивления Fc на другой высоте необходимо создавать в системе крутящий момент, противодействующий развороту платформы. Это достигается перераспределением нагрузки на грузовой платформе. XPL= 2г!Р(г2-Гі) L X - величина смещения нагрузки от середины платформы вперед при воздействии силы сопротивления на высоте 2гі и нахождении нагрузки на той же высоте: ситуация движения по склону (рис.2.14). Разделив смещение X на высоту приложения силы h=2ri получим тангенс угла смещения: TgA= (r2-ri)/L Рис.2.14. Пневмокаток с нагрузкой в виде платформы на наклонной поверхности
Получилось, что угол смещения точки приложения нагрузки от центра платформы равен углу преодолеваемого уклона. То есть мы доказали что при движении по склону вектор силы тяжести из центра масс системы всегда проходит через середину пятна контакта равного давления. Ранее это утверждение мы делали из общих принципов теоретической механики.
Этот вывод дает возможность определять положение центра тяжести машины относительно пятна контакта, зная только величину уклона и геометрию платформы с оболочкой.
Зная ограничения по проходимости через препятствия и принцип суперпозиции в формировании конструктивных решений, можно сконструировать схему движителя с менее выраженными конструктивными недостатками, чем у ранее описанных движителей с пневматическими оболочками.
Зная качественные характеристики по тяге, размеру препятствий, давлению на грунт и характеру нагрузки, получаем основные геометрические параметры системы. Полученную оболочку дооснащаем платформой, проходящей на уровне максимального преодолеваемого препятствия и на высоте меньшей радиуса оболочки. При этом платформа касается оболочки своими краями. В точках касания платформы оболочки создаем прочное зацепление платформы с оболочкой (рис.2.15).
Теперь движение оболочки будет инициироваться синхронным перемещением оболочки через точки контакта с платформой. При этом система платформа-оболочка всегда будет находиться в состоянии самоустанавливающегося равновесия, и будет неспособна К опрокидывании,
В данной системе часть оболочки над платформой не будет оказывать влияния на нижнюю часть оболочки. В связи с этим верхняя часть оболочки может быть смята произвольным образом, что позволит резко уменьшить общие габариты системы. В принципе, верхняя часть оболочки может вовсе не выступать за пределы платформы, то есть визуально отсутствовать (рис.2.16). Таким образом, мы получим систему, похожую на классический гусеничный обвод, но без единого опорного катка, а лишь с ведущей звездочкой и ленивцем на концах грузовой платформы.
В сравнении с ранее рассмотренной конструкцией пневмокатка с жесткой платформой, новый пневмодвижитель с грузовой платформой имеет следующие важные отличия: грузовая платформа длиннее пятна контакта и определяет длину движителя, высота расположения платформы меньше радиусов тяговых дуг оболочки. В связи с эти встает вопрос о применимости полученных для пневмокатка расчетных зависимостей для вновь созданного движителя. Для проверки рассчитаем тяговые характеристики новой системы и сравним с раннее полученными результатами. Для этого используем упрощенную модель с точечным изломом тяговой оболочки на краю платформы (рис.2.17) и отсутствием верхней части оболочки, которую целиком замещает жесткая платформа.
Исходные допущения при анализе взаимодействия пневмооболочек с грунтом и внешними нагрузками
Для большей наглядности поместим рядом в одной картинке пятна контакта каждого из приведенных ранее транспортных средств (рис.2.29). Из рисунков видно, что у ТС с СПГД оказывается наибольшее пятно контакта. Что делает его наиболее грузоподъемным при равных средних давлениях на грунт и габаритах ТС в целом. Также значительно повышается доля полезной нагрузки в общей массе машины из-за снижения массы отдельных составных частей машины.
Экономия массы и габаритов достигается следующими средствами: - при равных средних давлениях на грунт гусеница должна быть массивнее, чем гибкая оболочка СПГД, так как должна выдерживать пиковые воздействие опорных катков и рельефа с твердыми неровностям; - СПГД не нуждается в поддерживающих катках и их подвеске. Ко всему прочему у ТС с СПГД есть свойства недостигнутые ни одним существующим ТС, а именно: - возможность совершить поворот вокруг одного из движителей с отрывом от грунта другого, а как следствие: реализация режима шагания; возможность двигаться по кривым сложной формы (независимый поворот относительно грузовой платформы каждого ПГД); - возможность разворота на месте при полностью вывешенных ПГД вокруг опущенной на грунт грузовой платформы. а) От ТС с ПГД пппп I II II II I б) От гусеничного с пневмокатками в) От гусеничного с арочными шинами 5882458 г) От гусеничного с пневмотраками ссх д) От гусеничного с однополостной тороидальной пневмогусеницей е) От гипертрофированных однополостных тороидальных пневмогусениц. Рис.2.29. Пятна контакта от различных нетрадиционных гусеничных движителей Транспортное средство с СПГД изначально рассчитывается на медленный и размеренный режим движения, в отличие от универсальных быстроходных колесных и гусеничных машин. Низкая скорость движения и характер распределения нагрузки по поверхности движения и по силовым поддерживающим элементам машины (валки, силовая платформа, грузовая платформа) позволяют проектировать нагруженные элементы из условия статического нагружения, без учета высоких динамических нагрузок (каковые возникают при движении по ухабам на высокой скорости).
Конструктивная схема ТС с ПГД избавлена от избыточных связей, создающих статическую неопределенность в характере нагружения конструкций. Это позволяет упростить исполнение основных силовых узлов, сведя их к набору балок, работающих на растяжение-сжатие. И только силовые валки обязательно рассчитываются на изгиб со знакопеременной циклической нагрузкой.
Основной изнашивающийся элемент ПГД - это оболочка. Она единственная постоянно контактирует с полотном пути. Но даже она практически избавлена от трения скольжения (режим движения юзом или буксование практически неосуществимы), что резко снижает абразивный износ поверхности. А малое число циклов изгиба и большой радиус кривизны огибаемых валков не создают пиковых нагрузок в оболочке.
Изобретенный СПГД является частным случаем реализации смоделированного выше пневмо движителя с грузовой платформой. Рассмотрим особенности действия сил в данном конструктивном исполнении СПГД.
Обвод оболочки над платформой СПГД не смят, а потому имеет цилиндрическую форму. В оболочке создается натяжение, выражаемое формулой: FH=PR Где Бн-сила натяжения оболочки, Р- избыточное давление газа внутри оболочки, R- радиус кривизны цилиндрической оболочки. Платформа висит над грунтом, опираясь валками на внутреннюю поверхность натянутой оболочки. В неподвижном состоянии на горизонтали на валки действуют одинаковые по модулю, но разнонаправленные силы натяжения различных участков общей оболочки. Подъемная сила на валках создается за счет равнодействующих этих сил, приложенных к валкам на краях платформы.
В общем случае натяжения оболочки на различных участках не одинаковы, а к валкам прикладываются компенсирующие крутящие моменты, которые уравновешивают систему сил (рис.2.30). Валки обеспечивают плавное, без изломов, огибание оболочкой краев платформы, создавая в пятне контакта фрикционное или геометрическое сцепление валка с оболочкой.
Движение системы происходит при приложении дополнительного крутящего момента на один или оба валка, тем самым, выводя систему из равновесия. При этом платформа начинает катиться валками по внутренней поверхности оболочки, стремясь занять новое уравновешенное состояние. На ведущем катке создается дополнительное усилие натяжения оболочки на участке "каток-грунт" F2=PRT F2= FH+FT Где RT- радиус кривизны дополнительно натянутого участка оболочки, FT - сила тяги, реализуемая ведущим катком. FH-cmia натяжения свободной оболочки
В результате, равнодействующая сил натяжения оболочки на ведущем катке увеличивается по модулю и изменяется по направлению. Система оказывается в неуравновешенном положении и начинает двигаться.
При движении ТС с СПГД вперед происходит натяжение заднего обвода оболочки под действием дополнительной силы тяги, равной силе сопротивления движению (со стороны грунта, за счет сопротивления на крюке или из-за влияния уклона местности).
Эта дополнительная сила увеличивает радиус кривизны заднего обвода оболочки, что приводит к сдвигу пятна контакта вперед. Возникает некомпенсированный крутящий момент на платформе, созданный расхождением векторов силы тяжести и равнодействующей реакции опоры в пятне контакта. В результате действия крутящего момента платформа заваливается назад. При этом пятно контакта также сдвигается назад, до момента достижения равновесия между силой тяжести и реакциями опоры.
Заваливание платформы назад снижает клиренс. Чтобы сохранить положение платформы параллельным поверхности необходимо компенсировать возникающий от силы тяги крутящий момент перемещением точки приложения нагрузки по платформе. При этом, величина смещения должна создавать такой же момент от силы тяжести, что и сила тяги на ведущем валке.
Характеристика жесткости СПГД с постоянным количеством газа ( количество газа = CONST)
Последовательно проведя расчет, мы пришли к следующей точке с тем же набором исходных параметров, что позволяет продолжить цикл расчета дальше.
Проведя данный расчет по dL циклически от нуля до L0/2, получим в итоге искомую грузоподъемность пятна контакта и геометрические параметры кривой прогиба оболочки с заданным шагом. Сравнив с заданными параметрами оболочки, оценим адекватность полученного результата поставленной задаче.
Если значения не совпадут, то цикл расчетов повторим с новым исходным значением глубины колеи, и так до получения совпадения значений с некоторой заданной точностью.
Данный алгоритм устойчив при любых значениях начальных условий кроме сочетания условий: (Р - НоКгр)=0, Ао=0
При этих параметрах возникает деление на ноль в формуле вычисления радиуса кривизны оболочки R0. Этому сочетанию значений соответствует частный случай, когда весь нижний натянутый обвод становится горизонтальным, а давление грунта на глубине погружения равно избыточному давлению РЮб= гР- Горизонтальная оболочка натянута на твердых валках СПГД. Искривление оболочки начинается только при касании поверхности валков в их нижних квадрантных точках. Такое положение оболочки можно считать нейтральным, а удельная грузоподъемность равна произведению длины пятна контакта на давление газа в оболочке (в данном случае Fp=350Kr).
Интересно проанализировать поведение оболочки при малом перемещении СПГД от положения частного случая (рис.2.34).
При смещении СПГД вверх давление в нижней точке Р0 снижается ниже Ризб. При этом кривизна в нижней точке становится больше нуля, и оболочка выгибается выпуклостью вниз. При этом глубина прогиба оболочки меньше, чем глубина нейтрального положения.
При смещении СПГД вниз давление в нижней точке Р0 увеличивается выше РШб- При этом кривизна в нижней точке становится больше нуля, но с обратным знаком, и оболочка выгибается выпуклостью вверх. При этом высота прогиба оболочки ниже, чем глубина нейтрального положения.
Произведем реальный расчет для заданной оболочки в электронной таблице «Excel» на ЭВМ.
Путем подбора начального параметра Н0 мы получили грузоподъемность пятна контакта, выполняющего требования по полной длине пятна контакта и выходу оболочки из грунта на нулевой глубине на краях пятна контакта (см. Таб. 4 ). Интересно, что увеличение глубины Н0 на 11 сотых доли миллиметра приводит к увеличению грузоподъемности пятна контакта почти до теоретического максимума, а оболочка не поднимается выше глубины в 9мм (см. Таб.5).
При отклонении середины оболочки на 15 сотых вглубь от нейтрального положения, валки проваливаются в грунт на вдвое большую глубину относительно, а грузоподъемность пятна контакт поднимается на 80кг, что составляет всего 22% грузоподъемности нейтрального положения (см. Таб.6 ). Таким образом, видно, что перегружать ПГД нецелесообразно, гораздо выгоднее повышать избыточное давление в оболочке пропорционально дополнительной нагрузке.
Суммарнаяудвоеннаягрузоподъемностьпятна контакта к і-омуучастку Возможна ситуация когда СПГД наклонен (рис.2.3 5), то есть глубина погружения валков неодинакова, при чем один валок погружается глубже нейтральной глубины, а другой валок находится выше нейтральной глубины. При этом оболочка приобретает двойной изгиб, с нулевой кривизной на нейтральной глубине. Выполнение в точке перегиба (нейтральной точке) условия существования функции обуславливается неравенством нулю угла наклона к горизонту оболочки в нейтральной точке. Расчет для такого варианта конфигурации пятна контакта возможно произвести по частям при одинаковом начальном угле в нейтральной точке. Для реального штатного применения такой режим не выгоден, так как создает излишне высокое сопротивление движению без какого-либо значительного выигрыша по грузоподъемности, что может быть применимо только при торможении.
При движении по жестким поверхностям глубина проминання крайне мала, то есть значительно меньше величины несминаемых оболочкой твердых неровностей. В такой ситуации величину проминання грунта можно не учитывать, а взаимодействие с неровностями становятся доминирующим фактором.
При радиусах кривизны свободных участков оболочки RH много больше высоты неровностей и расстояния между ними, допустимо рассматривать конфигурацию оболочки в пятне контакта как при движении по единичным острым опорам с малым шагом расположения, где изменение наклона оболочки происходит скачком, с изломом на острие. Тогда на каждое острие (при равномерном расположении острых опор) приходится нагрузка, равная произведению шага опор на давление в оболочке (рис.2.36)
Модель ТС с тороидальной эластичной пневмогусеницей
ТС высокой проходимости по рельефу оказывается очень сложной машиной с большим числом независимо управляемых элементов. Подобные системы должны управляться с помощью компьютера, обеспечивающего непрерывное отслеживание взаимного положения частей и узлов, и управляющего режимами их работы, обеспечивая, тем самым, движение ТС в заданном человеком направлении.
Стоимость таких ТС будет очень велика, но за это они обеспечат возможность передвигаться по таким рельефам, которые до настоящего момента считались непроходимыми, например: крупнообломочные каменные россыпи.
Для преодоления больших уклонов от ТС требуются огромные энергетические затраты. Таким образом, в предполагаемом ТС должен быть мощный двигатель, с большим запасом топлива.
Трансмиссия должна обеспечивать возможность движения с крайне низкими скоростями (сантиметры в секунду), что требует огромных передаточных чисел редукторов. Тяговый участок оболочки СПГД должен быть оснащен грунтозацепами, обеспечивающими сцепление даже с гладкой скользкой поверхностью (как «кошки» у альпинистов). СПГД должен быть оснащен механизмом перемещения узла приложения внешней нагрузки, чтобы управлять положением вектора силы тяжести от нагрузки относительно пятна контакта.
Грузовая платформа должна располагаться между СПГД и быть способно изменять свое положение в зависимости от преодолеваемого уклона. Это необходимо для обеспечения равномерной загрузки движителей и предельно низкого положения центра тяжести ТС, дабы исключить возможность опрокидывания ТС на крутом склоне (рис.4.5). ТС для больших уклонов похож на ТС для сложного рельефа, только с гипертрофированной силовой установкой и трансмиссией. Преодоление крутых склонов связано с двумя параметрами: - мощность силовой установки и диапазон трансмиссии, обеспечивающие заданную скорость подъема по заданному уклону; способность создать и реализовать на грунте заданную силу тяги по сцеплению.
Штурм больших уклонов- это крайне затратное занятие. Для обеспечения движения в крутую гору на бездорожье требуется трансмиссия с очень высокими передаточными числами. Так при максимальном крутящем моменте двигателя на 3000об/мин(50об/сек) и диаметре ведущих колес около одного метра (длина окружности 3,14м) при скорости движения 1м/с (3,6 км/ час- реальная скорость на предельном бездорожье) скорость вращения колеса на выходе составит W=l/3,14= 0,32 об/сек А суммарное передаточное число на низшей передаче составит п=50/0,32= 156
Обеспечение такого передаточного числа потребует многоступенчатую коробку передач с очень большим диапазоном регулирования, что бы обеспечить возможность как высоких скоростей пердвижения на равнине, так и медленного движения по горному рельефу.
При движении по склонам необходимо обеспечить реализацию огромных тяговых усилий на грунте. Слабонесущий грунт требует распределения тягового усилия по большой площади. Это идеально реализуется конструкцией СПГД.
Даже при минимальном коэффициенте сцепления и слабом грунте огромная площадь пятна контакта СПГД позволяет обеспечить реализацию тягового усилия за счет редко расположенных развитых грунтозацепов.
При попытке реализовать слишком большие тяговые усилия может произойти срыв тонкого слоя снега под гусеницей, что приведет к буксованию или соскальзыванию со склона вниз (возможно, что и вместе со снежной лавиной). В принципе, на СПГД с грунтозацепами можно въехать на любой снежный склон, который еще способен удержать такую дополнительную нагрузку. В условиях же более прочных грунтов СПГД с острыми твердыми грунтозацепами способен подняться на любой склон, вплоть до уклона 100% (45). ТС с СПГД для подъема на крутые склоны является машиной для проведения спасательно-разведывательных работ в горах, куда не способен забраться ни один из существующих видов наземного транспорта, и даже не может залететь вертолет из-за разреженности воздуха и сильных ветров.
Замыкание оболочки на торцах движителя очень важная проблема, которая может решаться различными конструктивными способами.
В качестве примера стоит рассмотреть несколько предельных вариантов исполнения замыкания оболочки: замыкание оболочки на тонкую цилиндрическую ось и замыкание на жесткую фасонную пластину. Остальные варианты замыкания будут некоторым компромиссом между этими случаями.
Фасонная пластина повторяет сечение оболочки СПГД в некотором определенном, наиболее эффективном рабочем состоянии. При замыкании оболочки на фасонную пластину край рабочей ленты оболочки должен двигаться по пластине по некоторой кривой, повторяющей сечение оболочки СПГД. При этом узел соприкосновения оболочки с пластиной должен обеспечивать герметичность оболочки и свободное скольжение края оболочке в зацеплении. Исполнение этого узла скольжения является основной проблемой воплощения СПГД с замыканием на фасонную пластину.
СПГД с замыканием оболочки на фасонную пластину становится похож на первые английские танки времен I Мировой войны. В жестких боковых пластинах могут быть установлены люки для доступа внутрь СПГД, вентиляторы воздушных нагнетателей, а так же трансмиссия и двигатели СПГД.
В предельном случае, для использования внутреннего пространства СПГД возможно соединение боковых пластин сплошным туннелем, являющимся полноценным грузовым отсеком (см.рис.4.6). В таком варианте возможно создание даже однокорпусного ТС с СПГД. Правда, поворот в нем будет совершаться при вывешивании СПГД на внешних опускаемых опорах, что дополнительно утяжеляет конструкцию.
Замыкание оболочки на фасонную пластину обеспечивает жесткое позиционирование грузовой платформы и валков по отношению к оболочке, что гарантирует от сползания платформы с рабочей ленты оболочки при движении по косогорам.
