Airoll - Airoll
Airoll - это система движения транспортного средства, которая пытается объединить сильные стороны пневматических шин и гусеничных гусениц для создания вездехода- амфибии , сохраняя при этом разумную скорость и грузоподъемность. Первоначально задуманная в 18 веке, эта концепция все еще была новинкой в середине 20 века, когда Соединенные Штаты , Советский Союз и многочисленные гражданские предприятия быстро превратили эту идею в практические средства передвижения . Самым известным из этих автомобилей является, пожалуй, маргинальный вездеход XM769, который выставлен в Механизированном музее морской пехоты в Кэмп-Пендлтоне, Калифорния .
Этимология
Airoll, вероятно, представляет собой комбинацию слов «Air» и «Roll», кратко описывающую принцип, согласно которому шины, заполненные воздухом, соединяются вместе и используются для «катания» транспортного средства по любой поверхности. Первый случай использования термина «Airoll» для описания транспортного средства содержится в отчете об испытаниях на испытательной платформе BorgWarner 1960 года в ноябре 1960 года . Этот прототип был также первым известным транспортным средством, когда-либо построенным с использованием этого метода движения. Название продолжало использоваться армии США , Корпус морской пехоты США и ВМС США персонал на протяжении военной жизни этой концепции и в цифровую эпоху. Термин «Airoll» вошел в публичный лексикон, когда он был использован в выпуске Popular Science за январь 1963 года .
История
Ранние концепции
Первые упоминания об этой концепции относятся к 18 веку; в 1713 г. г-н д'Эрманд представил эту идею в мемуарах № 142 Академии наук Франции . В этом документе он описывает «Бесконечный роликовый грузовик», в котором катки под транспортным средством «... каждый снабжен осями или поршнями в их центрах и соединен друг с другом ремнями». Ролики должны были «легко поворачиваться на шарнирах, и по мере продвижения груза вперед они легко перемещались по нижней платформе».
Патентные заявки (1950-е годы)
Следующее известное упоминание об этой концепции пришло в апреле 1952 года заявка на патент США 2,734,476 , Ромарш Jr., «Пояс Connected Роликовых Устройства для формирования треков транспортных средств и другие Целей», выданных 14 февраля 1956 . В этом патенте Марш излагает свою концепцию «создания конструкций кузова или рамы транспортного средства с бесконечным протектором, состоящим из непрерывной серии разнесенных роликов, соединенных для образования непрерывной дорожки». Марш подчеркивает «очень желательный» характер этого устройства, когда пытается переместить транспортное средство над «болотами, болотами или затопленными местами, где обычные колесные транспортные средства не работают». Марш предположил, что эти бочки должны быть стандартными стальными бочками или бочками на 55 галлонов, которые обычно используются для нефти. По словам Марша, это будет иметь дополнительное преимущество, позволяя транспортному средству транспортировать бочки с жидкостью через водные пути, поскольку сама жидкость была менее плотной, чем вода.
Патентная заявка 1955 г. США 2 916 006 , L.Crandall, «Автомобиль-амфибия», выданная 8 декабря 1959 г. , содержит более усовершенствованную версию конструкции Марша, в которой используется компактный личный автомобиль-амфибия, использующий эту концепцию. В отличие от Марша, Крэндалл выступал за специальные тороидальные шины, через которые можно было установить ось и закрепить ее с любой стороны гусеничного механизма, а не связывать друг с другом.
Первые прототипы (1960-1964)
Еще в 1958 году Управление военно-морских исследований США начало исследования по военному применению концепции Airoll, а к апрелю 1960 года подразделение Ingersoll-Kalamazoo корпорации Borg-Warner совместно с военными США разработало опытный образец испытательной машины. В течение 1960 и 1961 годов они испытывали автомобиль в различных грунтовых условиях с использованием трех различных конфигураций шин: в первой использовались шины Goodyear «Terra Tyres » размером 16 24 x 24 дюйма x 6 дюймов на гусеницу , во второй - 19 меньших «Terra Tyres» на гусеницу и В третьей конфигурации использовалось 32 стандартных промышленных шины на гусеницу, по 2 шины на ось. Эти тесты, кажется, в значительной степени были успешными.
Принцип передвижения Airoll был успешно продемонстрирован и может предоставить будущим транспортным средствам дополнительный потенциал мобильности при правильном использовании. Основополагающим для всех возможных вариантов использования является основное преимущество, обеспечивающее оптимальную мобильность во всех условиях эксплуатации. На улучшенных дорогах возможна высокая скорость, а объем внедорожных операций превосходит любой другой известный автомобиль. Присущая ему плавучесть позволяет приспособиться к болотам, снегу, песку и грязи.
- «Исследование движения воздушного транспорта», отчеты правительства США об исследованиях, том 36, выпуск 8 (9 августа 1961 г.)
Автомобиль весил от 17 500 до 19 100 фунтов, когда были установлены 16 гусениц. Автомобиль был оснащен двигателем мощностью 185 л.с. при 2800 об / мин. В выпуске журнала Popular Science Magazine за январь 1963 г. была опубликована статья о прототипе.
К 1961 году компания Ling-Temco-Vought построила и успешно испытала масштабный испытательный стенд для того, что должно было стать амфибией Plenum Air Tread (PATA), в которой большие воздушные подушки были прикреплены к внешней стороне обычной гусеницы для обеспечения мобильности и плавучести. повышая доверие к концепции Airoll, несмотря на то, что технически это не само транспортное средство Airoll.
В 1963 году производитель самолетов Canadair представил собственный прототип Airoll под номером модели CL-213 «Fisher» . Этот автомобиль сильно напоминал патент Crandall 1959 года. Это тоже было опубликовано в журнале Popular Science в выпуске за декабрь 1964 года. В статье утверждалось, что Fisher может двигаться со скоростью 10 миль в час по твердой почве, 5 миль в час по грязи и снегу и 3 мили в час по воде.
Продвинутые прототипы (1965)
В 1965 году были представлены два очень похожих прототипа. Один из них разработан в США - второй прототип BorgWarner под названием «Airoll 1». Airoll 1 был усовершенствованной версией оригинального испытательного автомобиля BorgWarner, созданного для Корпуса морской пехоты США . Он был уже, короче и имел меньший автомобильный двигатель мощностью 80 л.с. с 13 шинами на гусеницу, весил менее одной трети от веса тестируемого автомобиля, при 5900 фунтов (2680 кг). Однако этот прототип был практичным транспортным средством и имел грузовой отсек, аппарель, брызговики, габаритные огни, фары и лобовое стекло. Этот автомобиль, известный в морской пехоте США как LVA-X1, имел грузоподъемность более полутонны.
Другой прототип Airoll был разработан в СССР российским производителем тяжелых транспортных средств и автомобилей ЗиЛ , известный как ПКУ-1 (иногда называемый ПКТ-1 или ПКС-1). Информации об этом транспортном средстве мало, несмотря на обширные фото и даже видео ресурсы. Примечательно, что ЗиЛ также производил ЗИЛ-29061 , пожалуй, самый удачный образец винтовой техники .
XM759 Маргинальный вездеход (1966 г.)
| XM759 Маргинальный вездеход | |
|---|---|
 | |
| Тип | Автомобиль-амфибия |
| Место происхождения | Соединенные Штаты |
| История обслуживания | |
| Использован | Корпус морской пехоты США (R&D автомобиль) |
| История производства | |
| Дизайнер | BorgWarner |
| № построен | 7 |
| Характеристики | |
| Масса | 6350 кг (14000 фунтов) |
| Длина | 6,2 м (20 футов) |
| Ширина | 2,8 м (9,2 фута) |
| Высота | 2,2 м (7,2 фута) |
| Экипаж | 1 водитель, 1 помощник водителя, до 14 пассажиров |
| Броня | Никто |
| Двигатель | Шевроле 283 V8 |
| Максимальная скорость | 25 миль / ч (дороги) 7 миль / ч (вода) |
К 1965 году американские военные были полностью вовлечены в войну во Вьетнаме . Армия США и Корпус морской пехоты были впечатлены характеристиками машин BorgWarner и рассматривали их как потенциальную замену M76 Otter и M116 Husky в джунглях и болотах Вьетнама . В мае 1965 года Командование танков и вооружений армии США (TACOM) инициировало программу разработки XM759 корпуса морской пехоты . На первом этапе программы использовались данные предыдущих испытаний Airoll для определения конфигурации машины, которая наилучшим образом соответствовала бы требованиям вооруженных сил. Эти требования включали грузоподъемность 3000 фунтов, место для 14 военнослужащих или два грузовых поддона размером 44 x 52 дюйма, чтобы иметь возможность путешествовать со скоростью 25 миль в час по суше и 7 миль в час по воде, а также иметь возможность оставаться мобильным при градиенте 60%. наклон. Транспортное средство должно было транспортироваться по железной дороге, по морю и воздуху (с помощью C-130 или вертикального взлета и посадки) и иметь ряд функций, включая трюмные насосы и складные сиденья.
В сентябре 1965 года Корпус морской пехоты одобрил конфигурацию TACOM, которая соответствовала этим требованиям, и заказал 7 пилотных машин для испытаний. Первоначально предполагалось, что XM769 будет иметь уникальную трансмиссию с гидромеханической трансмиссией, но из-за острой потребности в транспортных средствах-амфибиях во Вьетнаме программа разработки была разделена на две части. Одна программа будет следовать первоначальному плану, разрабатывая индивидуальную трансмиссию, которая наилучшим образом подходит для автомобиля в течение стандартного 36-месячного графика исследований и разработок. Другая программа будет использовать существующую трансмиссию грузового перевозчика M116 «Husky», чтобы ускорить производство тестовых автомобилей, и будет осуществляться в ускоренный 12-месячный график. Все заказанные испытательные машины использовали силовой агрегат M116.
Испытания машины проводились с октября 1966 года по июль 1967 года в различных условиях, чтобы определить, подходит ли машина для использования в джунглях Вьетнама. Были предприняты чрезвычайные усилия, чтобы среда, в которой испытывались автомобили, точно имитировала агрессивную среду дельты реки Меконг.
Во время этой оценки испытаний XM759 был испытан вместе с существующей амфибией M116. Было обнаружено, что XM759 обладает превосходной мобильностью и значительно превосходящими внедорожными качествами по сравнению с M116, особенно при работе в чрезвычайно мелких почвенных условиях, которые могут обездвижить M116 с обычным гусеничным ходом. Корпус морской пехоты был очень впечатлен автомобилем во время испытаний и увидел большой потенциал в концепции Airoll - на слушаниях в Конгрессе в 1971 году генерала Германа Поггемейера спросили о возможностях MTV, и он ответил: «Наши испытания показали, что остановить его практически невозможно. Это очень хороший автомобиль ».
Однако проблемы с автомобилем стали очевидны во время обширных испытаний в 1966 и 1967 годах. Гладкие шины были склонны к скольжению на мокрых травянистых берегах при выходе из воды, шины очень быстро изнашивались нижней частью спонсонов и цепями. деформируется и растягивается под нагрузкой. Инженеры USMC быстро решили эти проблемы, добавив шевронные протекторы к шинам, укрепив нижнюю часть спонсонов и использовав сверхмощную цепь. Гораздо более серьезной проблемой было скопление густой грязи и растительности в верхней части спонсона, что значительно увеличивало нагрузку на гусеницу, подвергало оси колес и в некоторых случаях приводило к короблению корпуса под действием напряжения. Примечательно, что эта проблема возникла только в одном месте испытаний, в мае 1967 года в Кэмп-Уоллес - только в определенной комбинации почвенно-растительных условий эта проблема стала очевидной, но в конечном итоге она обрекала всю программу Airoll.
К тому времени, когда испытательные машины XM769 были перестроены с функциями, которые облегчили проблемы, возникшие во время испытаний, Корпус морской пехоты уже отказался от финансирования программы и использовал эти деньги для покупки существующих и удовлетворительных грузовых перевозчиков M116 вместе с наборами для модификации и отправил их Вместо этого Вьетнам предоставил морским пехотинцам временную амфибию. Вскоре после этого США начали вывод войск из Вьетнама, устранив необходимость в маргинальном вездеходе, таком как XM769, и, таким образом, отложили проект в 1971 году.
Современные примеры (1966-настоящее время)
После отмены проекта XM759 в 1971 году не было известного интереса правительства к транспортным средствам с воздушными подушками - проект DARPA Captive Air Amphibious Transporter представляет собой современный пример гусеничной амфибии, но использует наполненные воздухом понтоны, прикрепленные к внешней стороне обычного пути.
Инженерное дело
Концепция передвижения Airoll работает путем объединения двух режимов работы - «Действие колесной гусеницы» и «Действие неподвижной колесной гусеницы». У обоих есть преимущества и недостатки, но сама природа автомобилей Airoll означает, что они могут использовать оба.
Отслеживать действие
Действие гусеницы качения
Это происходит, когда транспортное средство движется на ровной или слегка наклонной поверхности, и характерно только для транспортного средства с воздушной подушкой. Шины / ролики катятся под спонсоном за счет тангенциальной силы, прикладываемой спонсоном по мере его движения вперед. Сила трения между спонсоном и шинами больше, чем сопротивление качению между шинами и землей. Каждая шина вращается отдельно, позволяя автомобилю тянуть за собой, как обычно гусеничный транспорт, а также катить вперед шины. За каждый полный оборот шины автомобиль проходит расстояние, равное удвоенной длине окружности шины. Это означает, что транспортное средство имеет повышенную скорость и подвижность на относительно твердой ровной поверхности, поскольку его тянут вперед и перекатывают шины под ним.
Стационарное действие колесной гусеницы
Это характерно для обычного гусеничного транспортного средства и возникает, когда транспортное средство поднимается по крутому склону или пытается двигаться по мягкой поверхности, в результате чего шины погружаются в землю. Сила, прилагаемая спонсоном к шинам, делает их неподвижными и означает, что они не могут вращаться вокруг своей оси. Шины транспортного средства перемещаются вперед за счет движения цепи вокруг звездочки, достигают земли, погружаются в землю и остаются в контакте с землей и остаются неподвижными, пока транспортное средство движется вперед и над ними.
Преимущества
- Способность воздушного шарнира использовать действие гусеницы катящихся колес позволяет ему быстро перемещаться по относительно твердой поверхности и на высокой скорости перемещаться по мелким склонам.
- Шины эйролла можно использовать для замены традиционной системы подвески - пневматическое действие шин под спонсонами может амортизировать и поддерживать автомобиль без дополнительного оборудования.
- Транспортные средства Airoll очень легко превратить в амфибий из-за плавучести, создаваемой воздухом внутри их шин.
- Подобно другим гусеничным транспортным средствам, аэродромы могут разворачиваться на месте, заставляя гусеницы поворачивать в противоположных направлениях.
- Шины служат лопастями при вращении гусеницы, позволяя воздушной качке двигаться и даже маневрировать в воде без помощи пропеллера.
- Обычно гусеницы транспортных средств на гусеничном ходу оснащаются резиновыми прокладками, чтобы уменьшить повреждение поверхностей, по которым они движутся. При использовании шин, заполненных воздухом, у эйролла нет такой проблемы, и он может двигаться по шоссе без каких-либо изменений.
- Airolls обладают превосходными внедорожными качествами благодаря сочетанию невероятно низкого давления на грунт, высокой плавучести, высокого сцепления и их способности «грести» по мягким поверхностям.
- Глубокие колеи, которые создают шины, позволяют без труда преодолевать склоны с уклоном до 60%.
Недостатки
- Качество езды на эйролле оставляет желать лучшего из-за отсутствия подвески.
- Транспортное средство может «бросить» гусеницу и относительно легко заблокироваться, поскольку гусеница прикреплена только внешней цепью. В обычных гусеничных транспортных средствах все звено гусеницы входит в зацепление со звездочкой на обоих концах.
- При перемещении по болотам и т. П. Растительность обычно втягивается в гусеничный механизм, что часто приводит к обездвижению транспортного средства.
- Шины, заполненные воздухом, могут быть проколоты или порваны. Это особенно актуально в боевых условиях - у большинства боевых машин цельнометаллические или резиновые гусеницы или шины.
- Низкая максимальная скорость по сравнению с большинством других транспортных средств - на высоких скоростях шины склонны к проскальзыванию.
- Невероятно высокий износ компонентов гусеницы, а также днища автомобиля, с которым соприкасаются шины. Колесные оси некоторых аэродромов испытывают очень высокий износ, но на некоторых транспортных средствах с воздушными подушками оси колес не используются.