Целью проекта является создание научно-производственного центра для разработки широкого модельного ряда вездеходов на колесах сверхнизкого давления с электрическими и гибридными силовыми установками, универсальными электрическими модулями привода каждого колеса, снижением энергозатрат (до 25%) при движении по пересеченной местности и снижением воздействия на окружающую среду. Планируется создание роботизированной платформы повышенной грузоподъемности (до 30,5 т) на удалённом управлении.

Анализ опыта эксплуатации вездеходов показывает, что максимальная мощность силовой установки требуется не более чем в 5% от общего времени использования. Соответственно, в большинстве случаев, параметры двигателя внутреннего сгорания избыточны, что влечет за собой ухудшение массогабаритных характеристик и повышенный расход топлива. В качестве решения обозначенной проблемы, предлагается использование электрической или гибридной схемы с промежуточным накопителем энергии. Индивидуальные электрические приводы колес (на последующих этапах – мотор-колесо) позволяют реализовать высокий пиковый крутящий момент при минимальных массовых и габаритных характеристиках. Накопитель энергии восполняется за счет рекуперации и генератором небольшой установленной мощности. Как показывают испытания существующих моделей вездеходов с электрическим приводом, потребление тока в установившемся режиме движения составляет около 2кВт. При преодолении среднего и тяжелого бездорожья – 10 кВт. При подъеме с максимально возможным углом – 15 кВт. Приведенные величины показывают, что наличие на борту генератора от 8 кВт установленной мощности, позволяет получить профицитный баланс на накопителе энергии. Соответственно, получаем следующую схему построения привода вездехода: постоянно работающий генератор мощностью около 8 кВт на любом виде топлива, соединен с накопителем энергии емкостью от 16 до 60 кВт∙ч. Далее, через систему управления, в соответствии с управляющими действиями оператора, питающее напряжение подводится к индивидуальным электрическим приводам колес. При торможении, возможна рекуперация энергии. Наличие на борту электрогенератора на 220 В позволит достичь нового уровня комфорта для работы и отдыха экипажа, и возможных ремонтных работ. Масштабируемость и модульность конструкции позволят создавать оптимальные конфигурации вездеходов под конкретные задачи – от спортивно-развлекательных, до тяжелых промышленных, например, для перевозки 20-фунтовых контейнеров. Для создания вездехода такой конструкции необходимо решить несколько инженерно-технических и научно- исследовательских задач.

1. Создание индивидуального электрического привода колеса, с последующим переходом к компоновке «мотор-колесо». Первый этап: создание индивидуального электрического привода колеса. Подразумевается максимальное применение существующих технических и компоновочных решений. В частности, колесных редукторов с выпускаемых вездеходов и подбор электродвигателей из модельного ряда сторонних производителей. Второй этап: создание мотор- колеса. В начале необходимо будет сформулировать требуемые технические характеристики – по крутящему моменту, скоростному диапазону, максимальному потребляемому току и т.д. Затем, выбор кинематической схемы – прямой привод колеса или через планетарный редуктор. Диаметр и глубина внутренней части вездеходного колеса, позволяют говорить о возможности создания как первого, так и второго вариантов. А отсутствие подвески и, как следствие, неподрессоренных масс, снимает жесткие ограничения по весу конструкции. Специфичность требований по габаритам и характеристикам, вероятно, приведет к необходимости заказа разработки и изготовления специального электродвигателя и проектированию собственными силами редуктора (если потребуется).
2. Выбор типа накопителя энергии. Для вездехода с гибридной силовой установкой, емкость накопителя энергии, по предварительным расчетам, определяется равенством времени работы вездехода от накопленного заряда и времени восполнения этого заряда от бортового генератора. Особое внимание следует уделить выбору типа накопителя, где основными критериями будут являться: массогабаритные характеристики, емкость, широкий диапазон рабочих температур, ресурс. Необходимо будет провести отдельные подробные испытания накопителя энергии в условиях экстремальных погодных условиях. При выявлении значительных изменении характеристик, необходимо будет их учесть в первоначальном расчете емкости.
3. Интеграция приводов колес, системы управления, накопителя энергии и генератора в единый программно-аппаратный комплекс. Необходимо будет разработать (или адаптировать существующие) контроллеры для основных компонентов вездехода и связать их единой мультиплексной шиной. Данные о текущем состоянии узлов, агрегатов и систем будут отображаться на панели управления в виде монитора.
4. Отладка программного обеспечения. Отработка алгоритмов взаимодействия приводов колес друг с другом при различных маневрах и скоростях перемещения. Схема автоматического и ручного включения/выключения генератора. Контроль уровня заряда накопителя энергии и прогнозирование оставшегося пробега или времени работы. На данном этапе будет необходимо провести обширные испытательные работы, с корректировкой управляющих алгоритмов, чтобы добиться естественной и прогнозируемой реакции вездехода на управляющие действия. Для оптимизации расхода топлива, требуется создать алгоритм прогнозирования расхода заряда накопителя энергии, для своевременного автоматического подключения генератора и корректного расчета запаса хода.

Конструкторские модели и чертежи являются ноу-хау предприятия и требует патентной защиты. В настоящее время ведется работа по построению патентного ландшафта для подачи заявки на патенты в ФИПС. В этой связи заявитель на данном этапе оставляет за собой право не раскрывать особенностей конструкторских чертежей и описания технологии.

На страницу проекта