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TRANSPORT PERSONNEL : TERRESTRE, EAU, AERIEN
Tarière au lieu de chenilles. Transport personnel
Annuaire / Transport personnel : terrestre, maritime, aérien Chaque année, le développement des régions difficiles d'accès du pays, qui abritent dans leurs profondeurs des richesses incalculables, si nécessaires à l'économie nationale, se poursuit de plus en plus intensément. À la recherche de ces secrets de la nature, de nombreuses équipes d'exploration sont à l'œuvre. Ils surmontent des centaines et des milliers de kilomètres de toundra impénétrable, forcent des marécages et des marécages, des rivières qui ne gèlent pas même lors des hivers rigoureux et des neiges profondes. Pour cela, ils sont assistés par divers véhicules de transport - véhicules tout-terrain amphibies à chenilles, véhicules tout-terrain, hélicoptères et avions. Néanmoins, dans des conditions particulièrement difficiles, la technologie disponible s’avère souvent impuissante. Il faut utiliser des bêtes de somme, des attelages de rennes, et parfois se déplacer à pied, chaussés de skis de chasse ou de raquettes. Par conséquent, il est compréhensible de tenter de développer un tel moteur qui offrirait une grande capacité de cross-country non seulement aux voitures, mais également à des véhicules plus simples et plus petits, non moins nécessaires pour travailler dans des zones développées éloignées. Et un moteur de ce genre existe : vis, ou vis. Cela a certes ses inconvénients, mais il présente aussi de nombreux avantages. Le principal est d'assurer la capacité tout-terrain dans de telles conditions tout-terrain, où tous les autres véhicules n'offrent pas la capacité tout-terrain.
L'hélice à vis a sa propre histoire assez longue. Son apparition est attribuée à 1900, lorsque l'inventeur russe F. Dergint a obtenu un brevet pour un traîneau entraîné par une tarière. Ensuite, en France et en Suède, apparaissent des hélices à vis, adaptées aux voitures et conçues pour leur offrir la possibilité de se déplacer sur la neige.
Ces voitures avaient une hélice à vis installée entre les roues arrière de la voiture. La tarière était entraînée par le moteur via un engrenage spécial. Initialement, une de ces unités de propulsion était installée sur les voitures, puis deux en parallèle. Quelle était la tarière elle-même ! Extérieurement, cela ressemblait à une vis dans un hachoir à viande : c'est une tige d'un certain diamètre, sur laquelle est enroulée une haute nervure en spirale. Les tarières étaient montées sur une suspension articulée, le conducteur de la voiture, grâce à un système de leviers, pouvait les abaisser et les relever, c'est-à-dire régler la hauteur par rapport aux roues de la voiture. Qu'est-ce que ça a donné ! Lors de la conduite dans de la neige profonde et meuble, par exemple, il suffisait d'abaisser la tarière pour qu'elle s'enfonce dans une couche plus dense, offrant ainsi une meilleure traction. Plus tard, la tarière a commencé à être montée sur une suspension à ressorts - et la même opération a été effectuée automatiquement, le système complexe de commande à levier de la propulsion a été supprimé. Mais dans les premiers véhicules tout-terrain, la tarière ne fonctionnait toujours pas de manière suffisamment fiable et les voitures elles-mêmes avaient des roues trop étroites qui, sous le poids de la voiture, s'enfonçaient profondément dans la neige et créaient une grande résistance au mouvement. Et la conception de la tarière était également imparfaite. Une tige de petit diamètre et un bord haut et étroit de son filetage ne compactaient pas la neige, et sur une croûte dure, la voiture pouvait se déplacer sans un tel moteur. La prochaine étape dans le développement du transport à vis sans fin est une augmentation du diamètre de l'hélice à vis, une forte diminution de la hauteur de la nervure en spirale et le remplacement des roues par des skis. Ces améliorations ont considérablement augmenté l’efficacité de la tarière. Maintenant, il s'est transformé en un cylindre de grand diamètre qui, lors du déplacement, compacte bien la neige, et la nervure hélicoïdale, bien que de plus petite hauteur, fonctionnait beaucoup mieux. Des tests ont montré que l'adhérence d'une telle tarière au sol augmente avec l'augmentation de la charge exercée sur celle-ci. Cette observation a conduit à l'étape suivante dans le développement des véhicules tout-terrain du type en question, que l'on peut qualifier de modernes, car ils reflètent l'actualité. Les concepteurs ont abandonné l'adaptation de l'hélice à vis à la voiture et ont commencé à construire des machines spéciales dans lesquelles toute la masse est répartie entre deux hélices à vis et des skis à direction avant.
Presque simultanément, un autre type de machines à vis est apparu. Ils n'avaient plus de roues ni de skis, et les moteurs étaient des cylindres de grand diamètre avec un enroulement à trois ou quatre brins de la nervure de travail. La gestion s'effectue comme sur des véhicules à chenilles : freinage d'une des vis. Cette conception est considérée comme la plus prometteuse, car elle permet d'utiliser de telles machines non seulement en hiver, mais également dans des conditions tout-terrain complètes. Il convient de mentionner ici les tests d'équipements d'hiver ", qui ont été organisés dans la région de Moscou à la fin des années vingt. Les capacités de diverses motoneiges, voitures, tracteurs et accessoires qui augmentent la perméabilité à la neige ont été testées. Équipement créé par l'Institut NAMI Des concepteurs individuels ont participé aux tests, ainsi que des voitures étrangères, parmi lesquelles une tarière à moteur et un tracteur Fordson sur tambour à vis sans fin. La comparaison a permis de révéler de nombreux avantages des machines à hélices à vis : relative simplicité, bon fonctionnement, bonne traction. Mais dans le même temps, des inconvénients ont également été révélés, consistant principalement en une faible vitesse, une mauvaise maniabilité et une fiabilité de conception insuffisante. Un facteur important était l'espace limité pour l'utilisation opportune des tarières par rapport aux véhicules à chenilles et aux véhicules tout-terrain. Tout cela a été la raison de l'affaiblissement de l'attention des organismes de transport envers le moteur à vis. Le regain d'intérêt pour les machines à hélices « à vis », tant dans notre pays qu'à l'étranger, tombe dans les années 60. Elle est liée à la recherche de structures tout-terrain applicables non seulement en HIVER, mais aussi dans d'autres conditions routières particulièrement difficiles. Diverses machines expérimentales à vis sans fin, conçues spécifiquement pour travailler dans des zones très marécageuses, ont été créées aux États-Unis, en Angleterre et au Japon. Dans notre pays, de nombreux travaux de recherche, notamment sur la théorie des hélices à vis, ont été réalisés par le laboratoire de motoneiges de l'Institut polytechnique Gorki du nom de A. A. Zhdanov. Sous la direction du candidat en sciences techniques, professeur agrégé S. V. Rukavishnikov, un certain nombre de machines à vis légères (GPI-16R, GPI-16VA, GPI-16VS et GPI-0,5) ont été développées, dont les tests ont confirmé l'hypothèse selon laquelle l'utilisation de machines à « rotor-vis » est prometteur. systèmes de propulsion de motoneige et a révélé un certain nombre d'avantages incontestables de ces systèmes de propulsion : un rendement plus élevé, une durabilité et une fiabilité accrues, des qualités de traction et d'accouplement supérieures, un poids plus léger et une conception simple.
Tests d'une tarière légère GPI-16R avec un moteur Izh-Planet d'une puissance de 12 ch. Avec. a montré que la machine se déplace régulièrement sur la neige d'une profondeur de 200 à 800 mm et surmonte librement les sastrugi jusqu'à 400 mm de hauteur. La tarière est équipée de tambours à vis d'un diamètre de cylindre de 300 mm et d'un pas d'hélice des crochets de 840 mm, ce qui correspond à un angle d'élévation de l'hélice du crochet de 42°. La longueur du tambour, y compris les sections coniques avant et arrière, est de 1650 mm, avec un nombre de tours de 3 et une hauteur des crochets de 50 mm. Les crochets sont réalisés sous la forme d'un trapèze avec une base de 35 mm et un angle au sommet de 20°. Au cours des tests, des comparaisons ont été faites avec le semi-chenillé GPI-15, qui présentait des caractéristiques de poids et de puissance similaires : les deux machines ont montré les mêmes résultats en termes de paramètres mesurés. Les conclusions des tests indiquent que l'utilisation de tambours hélicoïdaux avec un angle de ligne d'hameçon hélicoïdal de 42° est possible pour une motoneige, cependant, une diminution de l'angle est souhaitable, ce qui augmentera la marge de traction de l'embrayage. Il a également été noté que les mouvements latéraux pendant le mouvement constituent l'inconvénient le plus important d'une machine à hélice. Des dispositifs sont nécessaires pour stabiliser le mouvement rectiligne, en particulier sur des pistes inégales. Les déplacements latéraux des tambours à vis sont connus depuis longtemps. Un autre ingénieur A. A. Krzhivitsky a écrit à ce sujet dans le livre "Véhicules mécaniques sur neige", publié en 1926. Et même alors, il recommandait de limiter les tarières avec des patins qui entaillaient la neige sur les côtés, stabilisant le mouvement et percevant les forces latérales apparaissant sur le bord hélicoïdal des tambours. Les véhicules GPI-0,5 créés par le laboratoire, produits en petit lot, ont été utilisés pendant l'hiver au Kamtchatka pour contourner les lignes électriques, où ils ont remplacé les puissants véhicules à chenilles GAZ-71 utilisés auparavant. La motoneige à vis à ski GPI-0,5 se compose d'une carrosserie, d'un moteur, d'un groupe motopropulseur (transmission), d'un train de roulement, de systèmes de direction et d'alimentation électrique pour le moteur et l'équipement électrique. La carrosserie est entièrement métallique, soudée, ouverte, conçue pour transporter 2-3 personnes. C’est le principal élément structurel porteur de la motoneige. Le capot avant, sous lequel se trouve le moteur, est pliable pour assurer la commodité de l'entretien du moteur en fonctionnement.
Le moteur de moto "Izh-Planet" est équipé d'un refroidissement forcé. À un régime de vilebrequin de 3200 3500 à 15,5 XNUMX tr/min, il développe une puissance de XNUMX litres. Avec. La transmission de puissance comprend des transmissions par chaîne à l'embrayage et à la boîte de vitesses, réalisées en bloc avec le moteur, de la boîte de vitesses à la boîte de vitesses, ainsi que des engrenages embarqués - de l'arbre principal aux boîtes de vitesses coniques de l'entraînement de propulsion. Un disque de frein est monté sur l'arbre principal. Le train de roulement est constitué de deux skis orientables avec amortissement à ressorts à lames et de deux tambours à vis d'hélice avec leurs suspensions. Les tambours sont rivetés, non hermétiques, avec crochets en inox, le nombre de tours d'enroulement est de 4. Le pas des crochets est de 1100 avec un angle le long du tambour de 40°. Les hélices sont suspendues à l'arrière, ce qui leur permet d'avoir une meilleure adhérence au sol pour surmonter les irrégularités de la route. Direction à la tarière - avec un volant conventionnel et un mécanisme à crémaillère et pignon ; liaison avec leviers rotatifs bourre - tiges. Il convient également de s'attarder sur les machines spéciales développées à l'Institut polytechnique Gorki du nom de A. A. Zhdanov. En 1968, des véhicules tout-terrain spéciaux à hélices à vis des types GPN-63 et GPI-72, créés sous la direction du professeur A. F. Nikolaev, ont été testés. Ces machines, ayant un rapport puissance/poids élevé, sont équipées de tambours à vis étanches de grand diamètre, qui offrent la possibilité de se déplacer librement non seulement sur la neige ou la glace enneigée à une vitesse allant jusqu'à 20 km/h, mais même sur l'eau et les marécages impénétrables. Ils sont équipés d'unités de broyage de glace permettant de déchiqueter la glace autour des navires hivernant dans les ports du nord, afin de protéger les ouvrages hydrotechniques de la destruction par les glaces. Avec une épaisseur de glace de 1,5 m, la vitesse de pénétration d’un tel fraisage atteint 560 m/h. La machine GPI-92, conçue spécifiquement pour la mécanisation du traitement des sédiments limoneux sur les sites des installations de traitement des grandes villes, est d'un grand intérêt. De tels bassins de décantation ont une superficie pouvant atteindre plusieurs centaines d'hectares et, avec des installations de traitement modernes, devraient absorber jusqu'à 16000 3 mXNUMX de précipitations limoneuses par jour dans les grandes villes. Déshydratées, ces masses peuvent être utilisées dans l'industrie et l'agriculture. Mais la pratique a montré que le cycle de déshydratation est retardé de plusieurs années, principalement en raison de la prolifération de mauvaises herbes à la surface du site, qui empêchent une évaporation intensive de l'humidité. La machine GPK-82 a montré une bonne capacité de cross-country dans les fosses à boues à n'importe quelle humidité, et les hélices rotatives à vis détruisent et plongent également de manière intensive leur couverture végétale sans utiliser d'accessoires supplémentaires. Ils mélangent la couche supérieure jusqu'à une profondeur de 500 à 600 mm, ce qui contribue à une évaporation plus intensive de l'humidité. Avec une puissance moteur de 115 litres. Avec. et le diamètre des tambours à vis rotatifs étanches est de 800 mm, la machine fournit une vitesse de 5 à 20 km/h, en fonction du degré d'humidité des boues. Des machines puissantes sur des taureaux à propulsion à vis ont également été créées à l'usine automobile Likhachev de Moscou. Shnekohod ShN-I est équipé d'un moteur de 180 litres. Avec. et tambours à vis rotatifs étanches de Ø 800 mm, avec un crochet de travail trapézoïdal de 120 mm de haut et un angle d'inclinaison de 17 °. Pour augmenter la rigidité, une couche de polyuréthane est pulvérisée sur la surface intérieure des tambours. La machine est conçue pour se déplacer dans la neige profonde et les marécages. Une machine de marais à vis de conception inhabituelle a été créée à l'Institut d'économie nationale de Moscou, du nom de M. N. Gubkin. Ses deux vis, tournant dans des sens opposés, permettent d'avancer et de reculer ; lorsqu'ils se déplacent dans une direction, la voiture peut se déplacer latéralement, et même sur l'asphalte. Ce marais est conçu pour transporter du matériel de forage sur des terrains difficiles - par exemple, une plate-forme de chargement sur coussin d'air. Parmi les machines étrangères, le modèle japonais de la tarière Dorothy présente un intérêt particulier. Elle possède non pas deux, mais quatre vis, placées en série, deux de chaque côté. De plus, n’importe quelle tarière peut tourner dans les deux sens. Grâce à cela, la machine possède une maniabilité exceptionnelle. Les amateurs de créativité technique n’ont pas ignoré la propulsion à vis rotative. En 1965, l'ingénieur P. G. Gavrilov de Temirtau a proposé de rééquiper la voiture Pobeda standard, en y installant deux tarières et des skis de commande avant. Les tarières étaient montées sur des supports spéciaux sans éléments amortisseurs et étaient entraînées par des arbres à cardan provenant d'une boîte de vitesses à engrenages angulaires montée sur le moteur. Le même auteur possède le projet d'une machine à vis à ski, dans laquelle les tambours de la vis étaient dotés d'amortisseurs pneumohydrauliques, ce qui améliorait l'adhérence du moteur au sol sur des pistes inégales. En 1973, l'ingénieur P.V. Oleinikov du village de Zarechensky, dans la région de Mourmansk, a construit les tarières CRAB-1. Il faut rendre hommage à la persévérance d'un amateur de créativité technique : il a fallu trois ans pour rendre la voiture non seulement efficace, mais aussi fiable : elle fonctionne tout au long de la période hivernale sans panne.
Les tarières CRAB-1 se composent d'un ski de corps, d'une tarière, d'un bloc moteur et d'un ski avant orientable qui, lors du déplacement, compacte la neige devant la tarière. Le corps a une forme en U : les plans latéraux, équipés de contre-dépouilles, glissent sur la neige, et une tarière est placée dans la découpe. Les contre-dépouilles neutralisent les forces latérales qui se produisent sur la vis de travail, assurant ainsi un mouvement rectiligne stable de la machine. Et les avions à ski eux-mêmes limitent l'espace dans lequel la tarière fonctionne, ce qui augmente considérablement son efficacité. Le moteur est fixé sur le châssis, qui est fixé de manière pivotante aux unités motrices de la découpe en forme de U avec sa partie avant. Sa partie arrière n'est pas reliée au corps-ski et s'étend au-delà de son bord arrière. Sur celui-ci, à l'aide d'un support spécial, un moteur Izh-56 à refroidissement par air forcé, ainsi qu'une boîte de vitesses (marche arrière) sont installés. Le dernier vient de/se termine par l'essieu arrière d'un fauteuil roulant. Un entraînement par chaîne va de la boîte de vitesses à l'entraînement de la tarière. Un tel schéma pendant le mouvement permet au châssis de la tarière de se déplacer avec le moteur dans un plan vertical, offrant ainsi une meilleure adhérence du moteur à la route sur les bosses. Ceci est également facilité par la charge optimale de la tarière, qui supporte le poids du moteur et de la boîte de vitesses. Le moteur, comme toutes les machines similaires, est un tambour cylindrique de Ø 320 mm et d'une longueur de 1500 mm avec trois spirales de crochets décalés les uns par rapport aux autres de 120°. Le pas des crochets est de 450 mm, ce qui signifie qu'en un tour la tarière avance de 0,45 m. 1,5 côtes en même temps. Pour la fabrication des crochets, le concepteur a utilisé des disques usés provenant de l'embrayage du tracteur. Le ski à commande avant est équipé d'une suspension souple à ressort, de deux amortisseurs du cyclomoteur Riga et de limiteurs : des patins en caoutchouc qui évitent les coups durs et protègent le ressort de la casse. Même un examen aussi bref des machines à vis montre que le développement de ce type spécifique d'équipement de transport se poursuit, tout comme la recherche de nouvelles solutions de conception. Auteur : I.Nikolaev
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