Техника - молодёжи 1969-11, страница 11

звеньев механизма или наиболее тяжелых из них.

Но возникает новая проблема. Двигаясь по «неоптимальной» кривой, башмак создает большую динамическую реакцию на корпус машины. Эта реакция передается на остальные «ноги», заставляя их преодолевать лишнюю нагрузку.

Дж. Шигли доказал, что для полного уничтожения динамических реакций, например, «четвероногого» экипажа, нужно шестнадцать синхронно работающих лап, размещенных «квартетами» по углам экипажа.

Есть у шагоходов еще одна особенность, еще одно ограничение. От него зависит выбор схемы, и о нем очень часто забывают изобретатели. Речь идет о походке, о том, в каком порядке переставлять ноги. Лошадь может передвигаться пятью основными способами (шаг, рысь, иноходь, кеитер, галоп) и несколькими промежуточными. Каждому способу присуща своя скорость и эко< номичность ходьбы.

В различные моменты число работающих ног и их пространственное расположение различны. Непрерывно смещается относительно точек опоры и центр тяжести. Для обеспечения равновесия, а следовательно, и устойчивости шагохода нужно, чтобы проекция его общего центра тяжести на горизонтальную плоскость находилась внутри многоугольника, вершины которого — опорные башмаки. По-видимому, животные при беге не всегда статически уравновешены. Так, в некоторых фазах галопа лошадь опирается только на одну заднюю ногу. В таких случаях нужно говорить о динамическом равновесии — наряду с постоянными нагрузками на скакуна действуют еще и инерционные силы. Для шагоходов условия динамического равновесия вовсе не разработаны. Остается так выбирать порядок работы «ног», чтобы в любой момент механизм был статически устойчив.

Английский ученый А. Хауэлл выяснил, что конструкция о четырех «ногах» может обладать лишь вполне определенной походкой. Достаточно прикрепить к «ногам» датчики, воспринимающие усилия в шарнирах и показывающие расположение конечностей в пространстве, связать все датчики в единую схему, контролируемую автоматом, и механизм застрахован от потери равновесия.

Тем не менее водителю шагохода важнее «чувствовать» дорогу, чем, скажем, шоферу на автомобиле. Ведь нужно безошибочно решить, куда поставить «ногу», выбрать надежную тропу через пески, болота, снега.

Итак, к шагоходу предъявляются четыре основных требования: приспособляемость к переменным условиям дороги, оптимальность траектории опор, устойчивое равновесие системы, обратная связь с дорогой. Не нужно забывать и о возможном упрощении конструкции и удобстве обслуживания и эксплуатации ма-. шины.

Транспорт, отвечающий этим условиям, прошагает любую трассу, по которой пройдет человек. Правда, можно поступить несколько проще — пустить за путником след в след копирующее устройство.

Этот принцип лежит в основе третьего направления конструирования шагоходов — педипуляторного. Ноги человека связаны через следящие системы с механизмом, копирующим их.

Человек идет — его механический двойник тоже шагает. Оператору не обязательно двигаться по земле. Он может просто имитировать ходьбу, находясь в кабине. По этому принципу американской фирмой «Дженерал электрик» предложен проект системы «САМБ» (Кибернетик Антропоморус Машин систем). Такие шагоходы особенно полезны, когда нужно защититься от каких-либо внешних воздействий: при работе под водой, в кос-

мосе, в условиях повышенной радиации, в ядовитой атмосфере. Например, американские специалисты («Лэнд Лоукэ-моушн Лэборотори») для исследований в космосе создали «механическую лошадь». Все движения оператора повторяются гидравлическими сервоусилителями. Он совершает такие движения, будто плывет. А модель, умножая его усилия, бежит по земле.

Для третьего направления характерно, что выбор места, куда поставить ногу, выбор траектории и закона движения опор и корпуса относительно земли, а также задачу сохранения равновесия берет на себя человек. Машина играет роль усилителя мощности и дает информацию (о дороге и своем собственном положении), необходимую, чтобы координировать ходьбу.

Однако езда на этом шагоходе утомительна. На протяжении всего пути человек непрерывно работает руками и ногами. Даже без нагрузки это нелегко.

Над созданием рационального шагающего движителя трудятся многие изобретатели, инженеры, ученые — специалисты в разных областях науки и техники: в механике и.теории механизмов, кибернетике и биологии, математике и медицине. Верится, пройдет немного времени, и шагоход, крепко встав на «иоги», отмерит не одну сотню километров по еще не освоенным просторам.

ного мотора) она не только двигалась, ио и развивала тягу в тонну. Такого усилия достаточно, чтобы тащить по целине груз весом в 6—10 т. Этот же вибратор без труда взбирался на песчаные откосы крутизны, человеку недоступной. А в сугробах осталась широкая дорога. По ней еще несколько месяцев ездили, как по бетону, грузовые автомобили. Экономичность и высокие тяговые качества вибраторов с успехом использованы польскими инженерами. Они создали самоходный малогабаритный аппарат мощностью всего в... 300 вт. Малютка развозит по цехам грузы весом в несколько центнеров!

Но вот беда — скорость движения вибраторов очень ма-_ла — сотни метров в час. По двум причинам. Во-первых, испытанные вибраторы не предназначались специально для езды, при их проектировании не ставилась цель достичь большой скорости. Вообще говоря, подбором частоты и амплитуды колебаний можно повысить скорость «ползохода». В отличие от механических электрические и гидравлические вибраторы перспективнее в этом отношении. Они дадут несколько километров в час. Многим покажется, что это очень мало в наш ракетный век. Но

так ли важна скорость?

Само слово «транспорт» в буквальном переводе с латыни означает: «переношу», «перемещаю», «перевожу». Чем быстрее прибудет груз в пункт назначения, тем лучше. Надо различать время перемещения груза и скорость доставившего его транспорта. Например, при освоении нефтяных месторождений Западной Сибири, чтобы доставить трубы и буровое оборудование на расстояние 1000 км, уходит почти год. Приходится ждать открытия навигации на реках, а затем — когда замерзнут болота и появится «зимник». Подсчитаем, какова же скорость транспортного процесса. Поделим 1000 км на

365X24 часов и получим... 0,114 км/час. Медленнее черепахи, но быстрее улитки! Следовательно, найдется применение и для таких тихоходов, как вибраторы. «Ползоход», которому не страшны самые слабые грунты, медленно, но верно доставит груз в самые труднодоступные места.

Большое будущее у внбротранспорта на Севере. Простые по конструкции, надежные, почти не требующие ухода, новые вездеходы сократят сроки доставки грузов, повысят надежность и регулярность транспортных связей. И — что важно для Севера — вибратор не разрушит мерзлоту (это чревато очень неприятными последствиями), а даже укрепит ее.

Однако возникает еще один вопрос:

«Можно ли ездить иа вибраторе?»

Не скажутся лн колебания на здоровье водителя, пассажиров? Эта проблема обстоятельно исследоваиа медиками. Установлено, что порог допустимых вибраций (определенной мощности) с увеличением частоты выше 8—10 герц заметно поднимается. А ведь для увеличения скорости «ползохода» как раз и нужно повысить частоту. Амплитуду же можно уменьшить до долей миллиметра. Модернизированный вибратор будет гудеть на басовых тонах, а его колебания будут практически неощутимы. Привыкли же мы к гулу моторов самолета.

Английский фивик Кельвин высказал как-то мысль, что если бы лошадь могла шагать очень часто и очень быстро, она ходила бы и по воде Заставить копыта лошади двигаться в десять раз быстрее невозможно. Это ограничение не распространяется на вибромашины. В принципе оии могут «ходить» практически повсюду и справляться с такими заданиями, которые не по плечу ни одному другому транспортному средству.

7