Введение к работе
Интенсификация освоения Севера и Дальнего Востока, прибрежной золы и мелководья шельфа определяет необходимость создания экономи-<ески оправданного экологичного вездеходчого транспотрного средства turn выполнения перевозок и технологических операций. Удаленность обитых районов и отсутствие промышленной базы, трудности подготовки одров и организации ремонта, дороговизна доставки транспорта к месту его эксплуатации даит основание предполагать выгода от применения транспорта универсального.
Самый сложный набор требования к условиям эксплуатации предъявля-)Т специалиста морского транспорта, где мореходный амфибийный транс-юрт необходим для Оесперевалочной доставки грузов с судов на береговые базы в условиях отсутствия причалов, что характерно для боль-іенства пунктов разгрузки судов в Арктике и на побережье Дальнего юстока. Необходимо обеспечить безопасную погрузку грузов, .у борта :удна на расстоянии 2+5 км от берега при волнении 3-4 балла, в битом [ьду, на припайной или плавающей льдине. Для перехода от судна к бе-іегу необходимо Обеспечить мореходность 4 балла, проходимость в сном льду, плавность хода на льду с торосами, проходимость по засна-енному льду, безопасный сход с припайного льда в воду или в битий едг надежный йыход из воды на лед, устойчивое движение одним бортом о льду, другим по воде, преодоление прибойной полосы и выход на Оэ-ег при волнении 4 балла. Для сохранности груза качка в море должна ить плавной, недопустимо интенсивное заливание и обмерзание (осложнение) груза. В береговых условиях необходимо преодоление уклонов полном грузу 25. При движении потравянистой тундре требуется со-ранность растительного покрова и дврииш.
Необходимо обеспечить устойчивое двиаазние при боковом уклоне до . 5, двюкеиив по топкому разрушающемуся льду замэрзаших рок и озер, з разрушающемуся льду весной.
Высокая стоимость простоя дорогостоящего судна обуславливает эебование высокой скорости доставки груза: на тихой воде до 15 л/ч, на ровном грунте до 30 км/ч. Торосы и валуш высотой до 0,5 м >лжны преодолеваться без значительного снижения скорости.1 На пре->льно малой скорости должны преодолеваться препятствия - высотой не іНее I м и рвы (трещины) Еириной не менее 3 м с--возможно меньшим ірушением стенок рва.
Рыбная промышленность намечает заново освоить побережье Дальнего
Востока с развитием прибрежного промысла рыбы и морепродуктов, с созданием обширных плантаций марикультуры. Освоение бухт и заливов уже началось. Следующий этап - освоение открытого побережья. Для защити флота от штормов летом необходимо строить весьма дорогостоящие ковши с причалами, которые зимой замерзают іі флот оказывается неработоспособным. Определена целесообразность применения в таких условиях мореходных вездеходов. В дополнение к требованиям, предъявляемым к такому транспорту торговым флотом, здесь предъявляются более высокие требования к мореходности в прибойной полосе.
Уровень хивучести судов, совершающих плавание в арктических водах, к сожалению, допускает гибель судна при обширных повреждениях и покарах. Канада определила целесообразность применения амфибийных гусеничных плавсредств для спасения во льдах.
Одно из выгоднейших направлений использования универсальности мореходного амфибийного транспорта - комплексное освоение шельфа и побережья. Обслуживание буровых установок,' плантаций марикультуры, комплексная геологоразведка на мелководье шельфа и на побереаье, вывоз леса и юшерального сырья, прибрежный промысел рыбы и морепродуктов, сбор штормовых выбросов, выполнение спасательных работ рационально выполнять таким транспортом.
Значительность доли работ в условиях тундры делает необходимым об ратить особое внимание на экологичное воздействие на грунт. В настоящее время сложилось чрезвычайно тяжелое положение с эксплуатацией вездеходного транспорта в тундре и лесотундре. Более 15% тундры России повреждено следами вездеходов.
Проблема создания столь универсального транспорта предполагалась неразрешимой. Ведущие фирмы считали возмоаиым выполнение описанного выео объема работ только-комплексом многих специализированных транспортных средств. Только паи"крупномасштабный эксперимент позволил избавиться от недоверия и сомнений.
Предлокенше автором транспортные средства на воздухоопорных гусеницах способны удовлетворить ролныя набор требований к универсальным экологичным мореходным вездеходам. Новый принцип движения, недостаточная изученность и многообразие вариантов таких амфибийных плавсредств - одно из препятствий на пути активного и^лользования их преимуществ, которые значительно расширяют возможности освоения Севера и Дальнего Востока, Общие принципы и методика проектирования исследуемых мореходных амфибийных транспортных средств во многом додана, базироваться на фундаментальных^ основах проектирования
б -
амфибийных СВП, изложенных в двухтомном учебнике Г.Ф.Демешко. В диссертации представлены только особенности и проблематика проектирования, связанные с принципиальной новизной предлагаемых гусениц, уникальной универсальностью транспорта на их основе. Приоритет охраняется закрытым патентом J* 1062027. ..
ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью работа является обобщение научных основ проектирования воз-духоопорных гусениц (ВГ) и универсальных экологичных мореходашх вездеходных транспортных средств на воздухоопорннх гусеницах (ТСВГ) с выделением особенностей и проблематики проектирования,* доказательством разрешимости каждой из проблем и проблематики в целом применительно к условиям эксплуатации, описанным вшие.
обосновать работоспособность схемы ВГ с жесткими бортовыми ог-ращдениями;
обосновать рациональность комплекса показателей универсальности ТСВГ;
исследовать геометрические особенности формоизменений ВГ;
разработать рекомендации по расчету статики ТСВГ на воде и на суше;
исследовать особенности динамики ТСВГ при преодолении препятствий и дать рекомендации по обеспечению плавности хода;
исследовать проходимость в условиях выхода из вода на лед и в прибойной Полосе;
исследовать особенности моделирования ТСВГ;"
разработать архитектурно-конструктивный ряд ТСВГ с рекомендациями областей их преимущественного применения.
МЕТОДИКА ИССЛЕЦОВАНИП Исследования проводились повторяющимися циклам изобретений, аналитических исследований, численного эксперимента, проектирования и кпытания моделей. При этом в комплексе использовались метода проек-гарования судов, теории корабля, теории и проектирования гшвавдмх гашин, теории и численных методов мягких оболочек.
-
Предложены и введеш в научный обиход новое опорно-двизмтель-ное устройство- воздухоопорная гусеница и транспортное средство с ее применением; обоснована компоновка транспортных средств с такими гусеницами; разработана основные особенности проектирования ТСВГ. Сфорйулирована проблематика дальнейших исследований по усовершенствованию ТСВГ на основе единого «егодическаго подхода к изучоюш мореходных и сухопутных качеств, изучены только отличия проектирования, связанные с наличием ВГ,
-
Исследованы геометрические особенности формоизменения БГ и пнавмошищ, выявлеш важные дли проектирования особенности геометрии ВГ, шторме представлены в форме теорем.
-
Получено новое общее теоретическое решение для класса эластик при постоянных нормальных и касательных иагружениях.
-
Обоснованы аналогии расчета остойчивости ТСВГ на плаву и на твердом грунте,
-
Составлены уравнения гидродинамики шероховатой ВГ с обобщением теореми Лопцяиского на пограничная слой на подвижной-обшивке.
6. Сформулирована и внедрена в исследования гипотеза гладкой ВГ -самое вйективнов упррщаздае 'допущение в теорій ЕГ и ТСВГ.
7. Чисдешши экспериментом обнаружено мощное демпфирование вертикальных колебаний,' доказана'связь его с интенсивностью истечения га-зз из-внутренней полости ВГ. Виводу подтверждены экспериментом.
8.Предложена..многофазная квазистатическая схема взаимодействия ВГ с препятствием при его преодолении..
9. Исследованы экспериментально тяговые способности ВГ иг воде.
10. Проджшна схема расчета гистерезйсшх потерь при перематыва
нии гусеница.
П. Получено теоретическое решение для оценки потерь на перематн-вание уплотнений в пазах барабанов ВГ.
12. Предложен кошлекс показателей экологичного воздействия ВГ на грунт с возможностью предпочтения отдельных из показателей в зависимости от поры допустимого воздействия и приборного оснащения мореходного вездехода.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ На основе теоретических и экспериментальных исследований при охвате широчайшего разнообразия условий эксплуатации разработан тапораэмерний ряд ТСЗГ с компоновкой сходной с современными гусенич-
ними кадетам». КэадиЯ из объектов этого ряда обоснован численним экспериментом я результатами модельных испнташій. Отчеты по договорам с загаиересовагашми организациями по обоснованию возможностей созда-ішя транспортных средств по конкретным техническим заданиям являются вариантами методик проектирования ТСВГ. Предложены схемы ТСВГ с кон-зфотныки размерекикма и проверенными соотношениями размерегшй. Создание ТСВГ позвояіт неньяим числом людей и техники выполнять работц в районах пионерного освоения с повышением эффективности работ. Теоретические основи расчета л методики проектирования ускорили поиск и поЕисилі достоверность проектних решения.
ШВЛШт И ЯЕРСПЕКТИБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ КССЩОВАЖЯ
Розультати научных исследований внедрены в виде теоретических обоснований возкояюстей создания и предложоний по узлам шасси - носителя источника пибросигкздоз для сейсморазведки (ШО "Сойскотехни-ка", г. Гомель); узтпверсег.Н'.ах экологичных мореходных вездеходов для условий тундр'! грузоподъемностью 10 тонн (ЇШЦ "Магистраль", г. Москва); унтаерсэл^нзх зг-отаг^ших мореходных вездеходов грузолод омш-стьи 5 томн ТСЕГ-3 <гос. заказ ГКИТ СССР» гос. заказ Министерства науки дзі'сгхто обрззоззкия гі технической політики, ГО5 "НОВИД-ЕРІІГ", йсрмово): уіїжерсалькіх экологичных иореходацх вездеходов грузоподъ-єїлостьй Q{60) тонн (гос. заказ ҐШГГ СССР при долевом участім Unmi-ётерства морского флота. Государственного ко.чите?а СССР по открытиям и изобретениям, ШО МВДБ по СПК",-Сормово) при поддерисе гос. Заказов Министерством строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности СССР, Государственного газового концерна "Газпром", Гос-комсевера РФ;.ТСВГ-20, экспериментальный образец - проектирует май.
Перспективы использования результатов исследования определены Постановлением Совета іягапсгров РФ от 13 декабря 1993 года $ 1280 "Об инновационной программе -Техника Севера" на 1993 - 97 гг ",где я разделе 4.2. "Транспортная техника" пунктом К5 запланировано создать ыштпые образца транспортных' средств на воздухоопоркях гусеницах грузоподъемностью 5. 1С, 40 т. Фирма БВТ ( Сахалин ) финансирует создание мореходного вездехода грузоподъемностью 20 тонн.' .
Кокструкторские проработка выполняет Московский авиационный институт. Инженерно - поисковая фирма -"БОВИН - БРИГ", АО, ИНМШЯЗР, Дальневосточная государственная морская вкздаед имена Эдйираеэ ?Л. Невельского-