Когда бездорожье - не помеха

Еще несколько десятилетий тому назад только единицы могли предположить, что при массовых перевозках грузов и пассажиров можно будет обойтись без колеса - этого самого распространенного движителя наземных транспортных средств.

Колесо - это одно из древнейших и гениальных изобретений человечества. Археологи недавно нашли в Болгарии обломки колесной пары, определили ее возраст - примерно 5800 лет. Как правило, в традиционных транспортных средствах колесо выполняет как опорную, так и тяговую функцию. Такие достоинства колеса, как экономичность, простая конструкция, скорость, удобство и др., заставили человечество строить необходимые для его нормальной эксплуатации дороги, укладывать рельсы. Колесо и дороги, несомненно, являются символом современной цивилизации. Легионы колесных транспортных средств движутся по суше. Одних автомобилей насчитывается более 300 млн., а есть еще поезда, тракторы, экскаваторы. Гигантская сеть всевозможных дорог опутала континенты земного шара. Длина автомобильных дорог с твердым покрытием превышает 10 млн. км, общая сеть железных дорог составляет более 1,3 млн. км.

Таким образом, там где на транспортном средстве будет применено колесо, необходимо построить дорогу, причем чем выше скорость и давление груза, перевозимого этим средством, тем выше затраты на дорогу. А при очень больших скоростях (более 300 - 400 км/ч) колесо уже плохо выполняет свою тяговую функцию, да и дороги требуются при этом идеально гладкие и ровные. Так что, как показала практика, для езды по бездорожью колесо малопригодно, хотя и пытаются создать специальные типы колес - арочные, пневмокатковые, шаровидные и т. д. Только отказ от колеса - переход к транспорту на ВП - может создать машины, способные двигаться по полному бездорожью. Но что же - отставка колесу?! Конечно же нет! Колесо остается универсальным средством передвижения по суше для построенных человечеством транспортных машин. Его будут заменять другими конструкциями с иными схемами опирания и привода в движение аппарата только там, где это технически оправдано и экономически выгодно.

Как уже отмечалось ранее, наземные транспортные средства на ВП имеют очень низкое давление на грунт: в 100 и более раз меньше, чем у автомобиля, в 10-14 раз ниже, чем у трактора с металлическими гусеницами, и в 2-4 раза меньше, чем у специального снегоболотохода с уширенными гусеницами. Это обстоятельство и объясняет высокую вездеходность наземных машин на ВП.

В принципе, любое уже описанное ранее амфибийное судно на ВП способно преодолевать расстояния и по суше. Однако наземные машины на ВП имеют некоторые специфические особенности.

У них значительно меньше скорость, чем у амфибийных судов. Последние должны работать при скоростях выше 40-50 км/ч, так как в этой области резко уменьшается сопротивление движению судна на ВП. Кроме того, работа судна на ВП на больших скоростях над водным пространством не связана с какими-либо опасностями и препятствиями, как на суше: на благоприятных участках трассы транспортное средство передвигается на собственном колесном или гусеничном ходу, а по болоту или торфянику использует ВП в целях уменьшения давления колес или гусениц на грунт. Поэтому наземные аппараты на ВП обычно имеют умеренную скорость, и в ряде случаев в их конструкции предусмотрена возможность значительного изменения давления в ВП. Примерную классификацию этих транспортных средств см. на рис. 15. Основные характеристики некоторых наземных машин на ВП приведены в табл. 3.

Самоходные транспортные средства на ВП строят в настоящее время в СССР, Австралии, Канаде, Франции. Италии, Японии, Великобритании, Польше. Они предназначаются для грузовых и пассажирских перевозок, но выпускаются небольшими партиями и поэтому еще не нашли широкого применения. У построенных транспортных машин скорость и грузоподъемность выше, чем у традиционной транспортной техники повышенной проходимости. При применении механического движителя (колесо или гусеница) обеспечивается я хорошая устойчивость и управляемость при движении но пересеченной местности. Важным преимуществом самоходных аппаратов на ВП, особенно с полным отрывом от опорной поверхности, является почти полное отсутствие повреждения растительного покрова тундры или молодых сельскохозяйственных всходов. Это позволяет применить эти машины не только на Севере, но и на сельскохозяйственных работах.

Эксперименты, проведенные летом в дельте реки Маккензи (Канадский Север) английской фирмой "Кушнкрафт", показали, что после 10 пробегов амфибийного судна типа СС-7 по одному и тому же месту растительность высотой 0,3-0,5 м не имела практически видимых следов от движения. Машина перевозила примерно 1,4 т груза и двигалась со скоростью 64 км/ч. В общей сложности она прошла ИЗО км над тундрой, покрытой 15 видами растений. Только после 50 пробегов по одному и тому же месту следы прохождения аппарата были заметны по сорванным цветам и листьям. Однако эти повреждения не идут ни в какое сравнение с теми, которые наносит тундре даже разовый проход колесного или гусеничного транспорта. Глубокий след, оставленный стальными траками вездехода, виден многие годы. Со временем он превращается в борозды, а местами - в болотца. Пройдет не менее двадцати лет, прежде чем на этом месте снова появится ягельный покров. Поэтому по законам американского штата Аляска машины на ВП - единственный вид наземного транспорта, эксплуатация которого допускается в летний период.

Таблица 3. Технические характеристики наземных транспортных средств на ВП

Промышленное освоение зон Сибири и Крайнего Севера и не в последнюю очередь работа транспорта нарушают растительный покров тундры на площади в многие тысячи гектаров. По данным Сибирского отделения ВАСХНИЛ, в результате этой деятельности продуктивность оленьих пастбищ в тундровой и таежных зонах Крайнего Севера резко снизилась, а оленеводство - важный источник производства мяса в этих районах страны - стало приходить в упадок.

Большинство наземных самоходных машин на ВП построено на базе обычных транспортных средств или при широком использовании агрегатов и узлов, освоенных промышленностью. Несмотря на это, стоимость этих аппаратов на ВП в 2-3 раза выше, чем обычных машин. Это объясняется более сложной конструкцией и возросшим количеством агрегатов и узлов (двигатели, коробки передач, карданы и т. д.).

При применении самоходных транспортных средств на ВП в труднодоступных районах затраты на перевозку грузов в 5 - 7 раз меньше затрат на транспортирование аэросанями, снегоболотоходами, автомобилями по автозимникам и вертолетами.

Несамоходные наземные транспортные средства на ВП значительно проще по конструкции, чем самоходные, так как здесь перевозимый груз (тяжеловесное и крупногабаритное оборудование, укрупненные блоки насосных, газо и нефтеперекачивающих станций, различные емкости, контейнеры, строительные конструкции, а также навалочные грузы) ВП только поддерживает над мягкими грунтами, болотами, снегом и т. д. Перемещение же самой машины на ВП осуществляют снегоболотоходы, самоходные транспортные средства на ВП, другие типы машин повышенной проходимости или вертолеты.

В нашей стране Западно-Сибирский филиал ВНИИ-нефтемаша разработал, создал и всесторонне испытал несамоходные платформы на ВП типа ПВП. В результате анализа установили, что наиболее целесообразны транспортные средства грузоподъемностью 20, 40 и 60 т. Эти платформы успешно работали в тяжелых условиях на севере Тюменской области, проходя над снегом, болотами, водными участками, насыпями, одиночными препятствиями высотой до 0,4 м, канавами шириной до 2,5 м. Они транспортировали грузы даже там, где застревали специальные вездеходные импортные машины "Формост". Для создания ВП на платформе установлены вентиляторы с приводом от серийных автомобильных дизелей. Необходимое тяговое усилие составляет всего 1-2% полной массы платформы.

Свои впечатления от испытаний платформы ПВП-60 описал корреспондент ТАСС Жиляков: "Тягач с прицепом, напоминающим платформу, свернул с дороги к болоту... Потом подъехала колонна машин с оборудованием для буровой установки, которое тут же перегрузили на платформу. Неужели есть сила, способная сдвинуть эту грома ду?- спросил кто-то. Многотонный прицеп начал медленно отрываться от земли и вскоре оказался парящим в воздухе. Восемьдесят с лишним тонн металла покоились на огромной воздушной подушке. Маленький транспортер-тягач тронулся, за ним послушно двинулся и прицеп. Скорость необычного поезда 5-7 км/ч. Но зато он вез грузы там где никакой транспорт не смог сделать это".

За рубежом самую тяжелую несамоходную платформу АСЕ-750 построила английская фирма "Маклей-АСЕ". Ее грузоподъемность 250 т, общая масса 750 т, длина примерно 60 м, ширина 24 м. Две такие платформы использовались в Персидском заливе для перевозки крупных блоков строящегося завода по производству сжиженного газа. По суше ее буксировали гусеничные тракторы, по морю - катера. Эта же фирма создала две платформы грузоподъемностью 160 т, которые используют круглый год в качестве грузовых паромов через реку Юкон. Эти паромы перевозили грузы для строительства нефтепровода Аляска - США. Уже упомянутая фирма "Маклей-АСЕ" строит для освоения северных регионов Канады несамоходные транспортные средства на ВП грузоподъемностью от 30 до 250 т. Их конструкция интересна тем, что они могут быть собраны из унифицированных блоков. Эта же фирма построила драгу на ВП и платформу массой 250 т для работ по освоению природных богатств континентального шельфа арктических районов.

В США фирма "Арктик инжинирз энд констракторз" создала грузовую платформу АСТ-100 грузоподъемностью 112 т, предназначенную для перевозки буровых вышек и бурового оборудования в арктической тундре. АСТ-100 может передвигаться по воде, снегу, льду, бездорожью, не разрушая почву и растительный покров. Пятимесячные зимние испытания в районе Невольничьего озера показали, что машина может успешно работать при температуре воздуха -45,5° С. Ее можно приспособить и для перевозки людей: в этом случае на ней могут находиться 35-40 чел. с домиками для жилья и складскими помещениями.

Экономическая эффективность несамоходных транспортных средств на ВП объясняется в основном двумя причинами: они просты в изготовлении (для них можно использовать узлы и агрегаты обычных транспортных машин), их можно применять круглогодично для перевозки тяжеловесных и крупногабаритных, а также других грузов без устройства дорог и мостов.

Таблица 4. Технико-экономические показатели транспортных средств

Технико-экономическое сравнение (табл. 4) отечественной платформы ПВП-40Д с автомобилем высокой проходимости "Урал" и вертолетом МИ-6, выполненное в

ИКТП, показало, что себестоимость перевозок груза массой 1 т вертолетом значительно выше, чем наземными машинами. Этот показатель у аппарата на ВП и автомобиля приблизительно одинаков. Однако стоимость платформы почти в два раза меньше, чем заменяемого ею парка автомобилей. Необходимо отметить, что автотранспорт работает только в зимнее время и требует строительства дополнительных специальных дорог (автозимников), что не учитывалось. Не определена также значительная экономия от сокращения оборотных средств в связи с уменьшением срока хранения грузов и ускорением их доставки потребителям. Одна платформа ПВП-40Д может заменить до 17 автомобилей, при этом в несколько раз увеличивается производительность труда.

Наземные аппараты на ВП можно применять не только в районах Севера и Северо-Востока нашей страны для перевозки тяжелого оборудования и других промышленных грузов. Оказывается, эти машины с большим успехом могут работать и в сельском хозяйстве, ибо пахотные почвы уплотняются из-за многократного прохода по ним тяжелых сельскохозяйственных машин. Особенно неблагоприятно этот процесс сказывается на нечерноземных почвах.

По данным американских ученых, ежегодные потери сельского хозяйства США от этого фактора составляют более миллиарда долларов. Кроме того, в ряде случаев из-за непогоды и вызванного ею бездорожья трудно вывезти с полей собранный урожай обычными автомобилями. Но здесь на помощь придут машины на ВП, которые могут работать при давлении на грунт не более 5 кПа, не оказывая воздействия ни на почву, ни на растения. Поэтому эти аппараты целесообразно использовать в любую погоду и для вывозки с полей сельскохозяйственной продукции, внесения удобрений, уборки урожая, прополки и других работ. Такие машины построены в Польше, Канаде, Франции, Нидерландах, США и Австралии.

Так, фирма "Содам" (Франция) создала аппарат-агро-план A3S. По обычным дорогам он работает как автомобиль. При слабых же грунтах ВП обеспечивает разгрузку машины в пределах 20-100%. По данным фирмы, этот аппарат при любых грунтах и погоде производит культивацию, пахоту, перевозку и сбор урожая, не повреждая растительности и почвы.

В Нидерландах изготовлен полуприцеп на ВП, буксируемый легким гусеничным тягачом. Его назначение - уборка свеклы с поливных плантаций. В США построена и успешно испытана несамоходная платформа на ВП грузоподъемностью 2 т для внесения жидких удобрений.

Не менее перспективны наземные аппараты на ВП для освоения глубинных лесных массивов. Здесь при работе на лесозаготовках колесных и гусеничных машин остаются глубокие колеи, которые нарушают водный режим, вызывают заболачивание и, как следствие, замедление роста деревьев, а иногда и их гибель. Для строительства же временных лесовозных дорог требуются значительные капиталовложения. По расчетам свердловских ученых, вывоз древесины машинами на ВП в 11 раз дешевле, чем по специальным дорогам.

На транспортно-технологических наземных средствах на ВП предусматривают постоянное или съемное оборудование для создания ВП. Последняя предназначена для снижения нагрузки на оси транспортера с целью уменьшить давление на полотно дороги или мост до допустимых норм. Воздушная подушка используется также для подъема и передвижения промышленных установок и инженерных сооружений в собранном виде. Необходимость в таких транспортных машинах возросла особенно при крупноблочном способе транспортирования, когда тяжеловесные установки желательно перевозить на одном блоке-основании. Трудность доставки таких грузов, особенно массой 300-500 т, вызвана еще и тем, что существующие дороги и мосты не рассчитаны на перевозки таких грузов.

А как быть, например, в Западной Сибири, если требуется переместить буровую вышку массой примерно 170 т, а дорог практически нет, давление на грунт в 25 раз больше допустимого? Было найдено новое техническое решение. Основные агрегаты буровой вышки смонтированы на платформе, которую оборудовали гибким ограждением для нагнетания туда воздуха, для чего использовали энергетические установки самой буровой. Буксировку на расстоянии 12 км осуществляли два трактора.

С помощью такой буровой установки на севере Тюменской области пройдено несколько скважин. Она позволила сократить объем и время проведения монтажных работ в 3-4 раза и сэкономить только на перевозке примерно 10 тыс. р. Тюменская установка запатентована в нескольких странах.

Летом 1981 г. от г. Сургута на расстояние примерно 180 км перевезли по воде и суше с помощью ВП суперблок массой 400 т. Его перемещали трактора. Для создания ВП были смонтированы специальные энергоблоки, расположенные на рамах. Гибкое ограждение ВП крепилось через специальные уширители непосредственно к суперблоку. Собственная масса транспортного средства 32 т. В дальнейшем предполагается использовать ВП для перемещения суперблоков массой 1000 т.

Расчеты, проведенные производственным объединением "Сибкомплектмонтаж", показали, что экономия от применения одного транспортного устройства на ВП при перевозке суперблока массой 300-400 т составит примерно 1,5 млн. р./год. Для сравнения рассматривали вариант доставки этих грузов существующими специализированными транспортными средствами по существующим подготовленным дорогам.

Так, для перевозки тяжеловесных грузов уже массой 150-200 т автомобильным транспортом требуются усиление и реконструкция автодорог и мостов. Чтобы не проводить эти дорогостоящие работы, в Англии был построен прицеп-тяжеловоз АСЕ-I на ВП, которая уменьшала нагрузки на оси колес. При этом обеспечивалось допустимое давление на опорную поверхность. Впервые этот транспорт был применен в 1967 г. для перевозки трансформатора массой 155 т на расстояние 130 км. Дополнительные затраты по оборудованию ВП транспортера окупились за два рейса. К настоящему времени этот прицеп совершил более 200 рейсов, перевезя в том числе трансформатор массой 260 т. В 1974 г. вошел в строй второй прицеп на ВП - АСЕ-П.

Для уменьшения нагрузки на колеса полуприцепа на 50% была применена ВП на мощном автопоезде (Канада). Это обеспечило ему нормальную проходимость по грунтовым дорогам в период весенней и осенней распутицы при вывозе древесины.

В Англии для перемещения тяжеловесных и крупногабаритных резервуаров массой до 450 т используют ВП. На эти резервуары диаметром до 45 м устанавливают съемное гибкое ограждение и другие агрегаты, необходимые для создания ВП.

В табл. 5 приведены перспективные области использования основных типов наземных транспортных средств на ВП в зависимости от объема и вида груза, а также характеристики опорной поверхности.

Если требуется переместить тяжелые объекты по достаточно ровной опорной поверхности, то можно обойтись и без гибкого ограждения. ВП можно создать при минимальном зазоре (воздушная смазка). Так, в больших зрелищных залах на ВП передвигают трибуны для зрителей (спортивный комплекс на проспекте Мира в Москве, стадион в Гонолулу). С помощью ВП перемещают станки в цехах, платформы различной грузоподъемности на складских операциях, внутрицеховые портальные краны и т. д., причем масса перемещаемых грузов колеблется от десятков килограмм до нескольких сотен тонн.

Таблица 5. Перспективы применения наземных транспортных средств на ВП

Воздушную подушку также предполагается использовать для создания устройств ("шасси на ВП"), заменяющих пневматические колеса на самолетах. В случае осуществления этой идеи воздушные лайнеры будут взлетать и садиться с помощью ВП.

В заключение хочется отметить, что рассмотренные примеры использования ВП говорят о больших возможностях и перспективности новой транспортной техники.

Таким образом, для народного хозяйства нашей страны очень важно то обстоятельство, что недостатки в работе существующей транспортной системы Сибири и Дальнего Востока, вызванные трудными природными условиями, отдаленностью и неосвоенностью этих районов, могут быть в значительной мере устранены в результате использования новых перспективных транспортных систем - судов и наземных аппаратов на ВП. Строительство в этих районах дорожной сети требует огромных капитальных вложений, а объем перевозок, часто связанный лишь с освоением природных богатств, в ряде случаев невелик, а сами перевозки могут носить временных характер. Применение этих транспортных средств должно осуществляться обязательно в сочетании с традиционными и другими перспективными видами наземного, водного и воздушного транспорта.