Выбор колёсного движителя для лунохода.

Слайд 1

Слайд 2

Актуальность темы Ближайшим к нам спутником является Луна. Исследование указанного объекта проводится довольно интенсивно, но достаточных сведений, на основании которых можно точно смоделировать все риски и проблемы, которые, например, следует учитывать при анализе перспектив создания обитаемой базы на Луне, до сих пор не имеется, что подтверждается научными диссертационными исследованиями по различным техническим направлениям.

Слайд 3

Постановка проблемы С учетом состава и строения рельефа Луны необходимо для транспортировки грузов по ее поверхности применять устройства с характеристиками, обеспечивающими оптимальное соотношение скорости и устойчивости.

Слайд 4

Цель Целью работы является выявление возможностей совершенствования колесных движителей лунохода путем оптимизации их конструктивных параметров.

Слайд 5

Основные задачи Основными задачами исследования являются: 1) анализ развития моделей колесных движителей для Лунохода; 2) теоретическое обоснование приоритетности использования колесного движителя; 3) экспериментальные исследования с целью определения адекватности конструктивных параметров колесного движителя лунохода ; 4) Окончательный выбор движителя для лунохода.

Слайд 6

Методы решения основных задач. В работе использовались элементы системного подхода и аналитико-экспериментальные методы. В основу аналитических методов были включены закономерности и приемы классической теоретической механики, физика деформируемого тела.

Слайд 7

Разработанность исследуемой модели. Обоснование основных параметров колесного движителя перекатывающегося типа для горных машин было предметом исследования Лялина К.В . Вопрос повышения тягово-сцепных свойств колесных движителей машинно-тракторных агрегатов рассматривался Махмутовым М.М . Системного исследования по моделированию колесных движителей для их применения в условиях иных космических тел, в том числе, Луны, не проводилось.

Слайд 8

Понятие движителя Движитель – это устройство для преобразования энергии природного источника или механического двигателя в полезную работу, обеспечивающую движение транспортных сред. Данное устройство относится к составной части машин, но также может являться конструктивным элементом двигателя. Существуют разнообразные виды движителей и их применение, но предметом данного исследования является применение колёсных движителей ни иных космических телах, а конкретно - на Луне.

Слайд 9

История создания движителей для лунохода. С середины двадцатого века проводимые в СССР и США работы по созданию машин для передвижения по Луне и другим планетам способствовали появлению на свет необычных конструкций колесного движителя. Лучшим вариантом ходовой части космического вездехода стали движители советских луноходов .

Слайд 10

Американские космонавты, прибывшие на Луну в середине 20 века, передвигались на экипаже с четырьмя необычными колесами на стальных «шинах». Если сталь заменила собой резину, то роль воздуха взяли на себя титановые кольца, которые выдерживают большие нагрузки и допускают сильные деформации шин, набранных вручную из стальных полос, соединенных оцинкованной рояльной проволокой. Интересно отметить, что идея колес без резиновых шин как бы переживает «вторую молодость» — родилась она еще в начале 20 века как одно из средств замены дорогих в то время пневмошин .

Слайд 11

Варианты движителей для лунохода Колесо планетохода должно одновременно сочетать в себе множество требований. Рассмотрим несколько наиболее различных по конструктивным характеристикам вариантов колес созданных со времен первого лунохода и до наших дней, отметив их основные особенности.

Слайд 12

Колеса состоят из трех титановых ободов , с закрепленной на них стальной сеткой с грунтозацепами из того же титана. На твердой поверхности опора происходит на средний обод, на мягком же грунте обод проникает глубоко и тогда работает сетка.

Слайд 13

В данной конструкции внешняя поверхность колеса сделана из упругой сетки, однако под сеткой размещены ленточные пружины, которые работают когда при ударах сетка проминается. Профиль колеса мешает боковому сползанию. Грунтозацепы (в середине) работают главным образом при прогибании сетки на твердых грунтах.

Слайд 14

Для планет с сильной гравитацией (Марс, Земля) от непрочной сетки отказываются в пользу сплошной поверхности с грунтозацепами (оболочковое колесо). В случае с марсоходами ученые исходили из первых фотографий "Викинга" где поверхность Марса выглядела каменистой. Такие колеса использовались позднее в проекте IARES (1993) и СТР-1 (1986)

Слайд 15

Как видно, во всех конструкциях стараются обеспечить хорошую сцепляемость с грунтом, небольшой вес, подрессоривание , меры против бокового сползания. Почти во всех колесных планетоходах колесо представляет собой единый модуль , включающий также редуктор, электромотор, тормоз, необходимые датчики. Называется такой модуль “ мотор-колесо ”.

Слайд 16

Обоснование экспериментального исследования Методика проведения экспериментальных исследований с целью получения представленных характеристик опирается на уравнение энергетического баланса, суть которого заключается в том, что подводимая энергия к равномерно катящемся колесу расходуется на совершение работы продольной силы и на потери при взаимодействии с опорным основанием : Где Mk - крутящий момент подводимый к колесу. Px - продольная сила, действующая на ось колеса.

Слайд 17

Pz - вертикальная сила, действующая на ось колеса . Тогда выражение для определения удельных энергетических потерь с учётом, что φ= Px / Pz , примет вид :

Слайд 18

Величины входящие в правую часть уравнения, определяются в процессе эксперимента. Экспериментальные исследования проводились в разных скоростных режимах (для учёта реологии опорного основания ), при различном числе проходов колеса по колее и разных режимах качения (свободном, ведомом, ведущем, тормозном). Таким образом, для совокупности дорожных условий и режимов движения могут быть получены тягово-энергетические и тягово-сцепные характеристики.

Слайд 19

Удельная потеря энергии движителя

Слайд 20

Вывод Достаточно сложно сделать выбор при таком большом спектре разнообразия. Универсального движителя для поверхности Луны не разработано. По результатам сравнительных характеристик в данном исследовании принято решение, что наиболее оптимальным для поверхности Луны является движитель с грунтозацепами в качестве сетки, под которыми размещены ленточные пружины, срабатывающие при проминании сетки в связи с ударами об поверхность спутника.

Слайд 21

Список литературы. Кемурджиан А. Л., Громов В. В. Планетоходы. 2-е издание, 1993 г. Денисов А.Н. Компьютерное моделирование фоновых условий в эксперименте GERDA и радиационной обстановки на поверхности Луны. Москва. 2010 ; Демидова С.И. Лунные метеориты и вещественный состав лунной коры.Москва . 2011. Кузнецов Р.А. Комбинированное радиохимическое определение состава, распределения и формы нахождения элементов в силикатах. Санкт-Петербург, 2011 К.В. Лялин. Обоснование основных параметров колесного движителя перекатывающегося типа для горных машин. Дисс . исслед . … канд. техн . наук. Екатеринбург. 2008 Карташов А.Б. Разработка крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика. Дисс . … канд. техн . наук. Москва. 2010 Махмутов М.М. Повышение тягово-сцепных свойств колесных движителей машинно-тракторных агрегатов. Дисс . … канд. техн . наук. Москва. 2011. Царев В.П. Моделирование колесных движителей, работающих в критических условиях эксплуатации Дисс . … канд. техн . наук. Москва. 1998. Евгений Кочнев “Там, где кончается асфальт ”. http ://epizodsspace.airbase.ru/bibl/tm/1977/10/lunohoy.html Интернет-словарь: http://wordhelp.ru/word/%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C