Техника - молодёжи 1983-05, страница 25

пенсировать специально устроенной подвеской, то удары при жесткой конструкции шагающего колеса неизбежны.

Значит, требуется динамизировать такое колесо, то есть сделать его изменяющимся при переступа-нии. Были попытки осуществить это с помощью гибких элементов, как это сделал, например, чешский изобретатель Мацкерле. Его конструкция содержит ряд эластичных камер-ног, укрепленных на периферии колеса. Поочередной подачей воздуха в камеры-башмаки Мацкерле добился не только плавности хода, но и заставил колесо совершенно по-новому взаимодействовать с дорогой, впервые показав возможность получения тяги без приложения крутящего момента к ступице. В момент наддува камер это колесо отталкивается ими от земли точно так же, как бегущий лыжник с помощью палок отталкивается от снега. Опытный вездеход «Ротопед» был изготовлен, испытан и... поставлен в музей, Даже небольшая ямка или бугор оказывались для него непреодолимыми из-за малой величины деформации камер.

Однако эта красивая идея продолжает до сих пор манить изобретателей, они упорно стараются устранить недостатки «активного» колеса. В МВТУ имени Баумана попытались установить камеры на радиально выдвигаемые штоки, в Ленинграде зашагал наконец переоборудованный трактор «Беларусь». На нем все же вынуждены были сохранить вращательный привод колес, скомбинировав его с принципом «активного» отталкивания от земли гидрофицированных лап. Хотя конструкция выглядит

громоздкой и тихоходной, она выполняет свое предназначение — развивает большую тягу.

Создавая свой вариант шагающего колеса, я ставил задачу получить универсальный движитель, который можно было бы с успехом поставить на любой вездеход. Зарубежные конструкции комбинированных колесно-шагающих движителей не вызывали особого восторга из-за сложности привода и сильной тряски на режиме шагания (таковы, например, построенные в США «Шагающий дьявол» и «Падди-вагон», которые описаны в книге Я. С. Агейкина «Вездеходные колесные и комбинированные движители»).

Главной трудностью было «заставить» ось колеса вращаться без вертикальных колебаний, найти простое и надежное устройство для довольно большого изменения длины ног при шагании. Им оказался обычный кривошипно-шатунный механизм, размещенный внутри ступицы колеса. Конструкция его аналогична механизму звездообразного авиадвигателя с одним центральным кривошипом. Только вместо поршней шатуны связаны с радиально установленными штоками, на концах которых закреплены эластичные опорные башмаки.

«Изюминкой» изобретения является то, что кривошипный вал вращается быстрее ступицы, причем во столько раз, сколько ног у колеса. Это условие выполнено с помощью редуктора, связывающего соосные валы ступицы и кривошипа. Оказалось, что оптимальное число ног колеса равно четырем, а траектория движения их башмаков при этом близка к равностороннему треугольнику со скругленными вершинами и основанием, параллельным дороге. Ось колеса все-таки имеет небольшие вертикальные колебания при движении, однако с помощью подбора параметров кривошипно-шатунного механизма и формы профиля башмаков величину этих колебаний удалось «загнать» в пределы 2—3% от расстояния между осью и дорогой.

С помощью противовесов кривошипного вала колесо можно сбалансировать не хуже обычного двигателя, который допускает «раскрутку» до нескольких тысяч оборотов в минуту. В процессе работы над колесом невольно в голову пришла мысль, что оно само по себе уже является своеобразным двигателем. Надо только снабдить штоки поршнями, а ноги — цилиндрами и соединить последние через распределитель с источником давления, расположенным на транспортном средстве. Привод получившегося мо-тора-колеса может быть воздушным, паровым и т. д. Наиболее

перспективен гидравлический привод, успешно пробивающий себе дорогу на транспорте и сельхозмашинах. При этом отпадает необходимость не только в гидромоторах, но и редукторах. Получившийся кривошипно-шатунный гидромотор вы-сокомоментен сам по себе, плюс к этому момент кривошипного вала, перед тем как попасть на ступицу, усиливается в четыре раза с помощью редуктора. В случае механического привода трансмиссия машины подсоединяется к кривошипному валу, и редуктор опять оказывается весьма полезен, так как, кроме выполнения своей основной синхронизирующей функции, он увеличивает крутящий момент.

Когда нога колеса вертикальна, она создает тягу за счет крутящего момента ступицы, но в положениях перед отрывом от дороги нога отталкивается от нее в основном за счет выдвижения штока — по принципу «активного» колеса. Это должно дополнительно увеличить тяговые возможности машин с шагающими колесами.

Башмаки выполнены в виде наполненных воздухом резиновых подушек с протектором снаружи и имеющих форму, не препятствующую их выходу из глубокого следа. Так как площадь оставляемых башмаками отдельных следов намного меньше, чем площадь сплошной колеи от обычной шины, то шагающее колесо должно дать большую экономию резины как при изготовлении, так й в процессе эксплуатации. Протектор круглой шины работает непроизводительно: любой его участок соприкасается с дорогой лишь доли секунды, а в течение почти всего оборота «бездельничает». У шагающего же колеса каждый башмак контактирует с дорогой в течение четверти оборота, следовательно, КПД протектора выше.

Привлекательно применение этого колеса на машинах-амфибиях, где опорные башмаки благодаря треугольной траектории своего движения исправно будут гнать назад воду и позволят, таким образом, отказаться от специального водного движителя. Подошло бы оно и к инвалидным коляскам для движения как по лестничным маршам, так и по улицам.

В настоящее время в Белорусском политехническом институте ведется работа по усовершенствованию данной конструкции и по созданию опытного образца машины с шагающими колесами. Пока изготовлена лишь модель. Она резво топает по полу и уверенно вскарабкивается на стопку книг с высотой, на 20% превышающей высоту оси колеса. Думается, не за горами и опытный образец машины.

23