Крайний Север – обширная территория, занимающая треть площади России, где не в диковинку даже 50-градусные морозы. Одна из основных проблем для этих регионов – транспортная доступность. Зимой дороги замерзают, а высота снежного покрова может достигать 120 см. В остальное же время доступ к районам может быть затруднен из-за слабых грунтов и болот.
Чтобы решить проблему, ученые предложили систему разработки транспорта, подходящего как раз для этих территорий. Авторы проекта были удостоены премии Правительства Российской Федерации 2022 года в области науки и техники.
Как работает технология и какие автомобили с ее помощью удалось создать, порталу наука.рф рассказал кандидат технических наук, доцент кафедры колесных машин Московского государственного технического университета (МГТУ) им. Н.Э. Баумана Александр Карташов.
С математической точностью
В основе предложенной учеными системы – математическое моделирование и 3D-проектирование. С их помощью можно воспроизвести движение автомобиля с крупногабаритными шинами низкого давления, учитывая при этом особенности местного ландшафта. Так, исследователи смогли оценить тягово-энергетические и тягово-сцепные свойства движителей (колес и шин), а также рассчитать энергоэффективность будущей техники в условиях Крайнего Севера.
Здесь важно учесть каждую деталь того, в каких условиях автомобиль может оказаться и какие задачи будет выполнять. Технические решения машин научно обоснованы – грузоподъемность, колесная формула, рулевое управление, способы поворота. Кроме того, были исследованы возможности преодоления водных преград, типоразмерные ряды колесных движителей, трансмиссий, силовых установок…
«Мы моделируем, как взаимодействует шина с опорным основанием, сможет ли автомобиль проехать по указанной местности, какую скорость развивает. И на основании этих данных конструируем транспортное средство, анализируя возможность движения в различных условиях», – рассказал Александр Карташов.
Как правило, подобную спецтехнику отличает высокая стоимость, в том числе ее обслуживание. Трудности могут возникнуть и с поставками комплектующих. Здесь же такой проблемы нет. Новые автомобили создаются на базе полноприводных моделей, выпускаемых на отечественных предприятиях. Это решает проблему нехватки запчастей и делает транспорт экономичнее зарубежных аналогов.
Дорога испытаний
Следующий шаг – тест-драйв. Сначала испытания проводятся на полигонах завода-изготовителя, затем – в реальных условиях. Кроме того, организуются специальные экспедиции по арктическим регионам.
«Коллективы таких экспедиций возглавляют разработчики машин, получая прямую обратную связь по необходимым доработкам конструктивных решений. Цикл испытаний занимает не меньше года с последующей доработкой автомобилей», – рассказал Александр Карташов.
Так, в 2020 году «КАМАЗ-Арктика» совершил пробег по маршруту Якутск – поселок городского типа Батагай – поселок Власово – Якутск. А еще раньше, в 2014-м, автомобили «Харп-Р», «Урал-Полярник» и «КАМАЗ-Полярник» отправились в экспедицию от станции Обской до поселка Мыс Каменный, села Новый Порт и обратно в Ямало-Ненецком автономном округе. Протяженность маршрута составила 1100 км.
После успешного прохождения испытаний автомобиль идет в серийное производство. Стоит отметить, что по сравнению с массовым автопромом, который обычно выпускает десятки, а то и сотни тысяч машин в год, в этом случае продукции требуется гораздо меньше. В общей сложности к сегодняшнему дню по разработанной технологии транспортных средств выпущено немногим более 3,2 тыс. экземпляров. Казалось бы, немного, но этого достаточно, чтобы решать задачи с труднодоступными населенными пунктами в российских регионах.
Вообще, принято считать, что для таких случаев эффективны гусеничные машины. Однако такой транспорт хотя и справляется с бездорожьем, но не приспособлен к дорогам общего пользования, по которым его требуется перевозить отдельно. А вот специальные автомобили могут легко проехать как по шоссе, так и по бездорожью – нужно лишь переключить режим.
Для самых разных нужд
Работа над проектом велась в течение 18 лет. За это время было создано девять типов так называемых наземных транспортно-технологических средств (НТТС). Среди них квадроцикл «Русская механика», шестиколесный вездеход «ТРЭКОЛ» (название происходит от слов «ТРанспорт ЭКОЛогический»: благодаря шинам сверхнизкого давления он может проезжать по моховому покрову тундры, не повреждая его), «АВТОРОС», «Магнитка», «Харп», «Урал-Полярник», «КАМАЗ -Полярник», а также шести- и восьмиколесные «КАМАЗ-Арктика».
Все автомобили способны ездить при температуре до -50 °C и используются различными организациями для перевозки всевозможных грузов – от замороженной рыбы до горюче-смазочных материалов.
А также в МЧС, компаниями «Газпром» и «Роснефть», на предприятиях лесного комплекса и сельского хозяйства.
При этом у каждой машины есть свои особенности. Например, модель «АВТОРОС» обладает всеколесным рулевым управлением и повышенной обзорностью для водителя. А вездеход «КАМАЗ-Арктика» – самый большой вид транспорта среди перечисленных – может перевозить крупные грузы в сложнейших дорожных условиях.
«Сейчас частично решены транспортные задачи населения в местах, где активно развиваются промышленные комплексы по добыче полезных ископаемых. Машины используются в проектах «Норникеля» по развитию Талнахского и Октябрьского месторождений. Транспортное сообщение этих пунктов с местами расположения промышленных объектов было бы сильно затруднено без применения разработанных нами НТТС», – поделился Александр Карташов.
Будущее – в кадрах
Специалисты продолжают работу над проектом. В частности, планируется создать транспорт с увеличенной грузоподъемностью до 25 тонн, а также с возможностью установки морского 40-футового контейнера. При этом он будет обладать повышенным комфортом для водителя и пассажиров.
Основным барьером в развитии технологии могут стать ограничения в поставке высокотехнологичных компонентов, в том числе микроэлектроники, современных устройств преобразования и хранения энергии.
«С одной стороны, это серьезная проблема для разработки конкурентных и экономически эффективных НТТС, с другой, дает возможность развить, изготовить и внедрить собственные высокотехнологические решения, реализация которых ранее была невозможна из-за рыночных и экономических ограничений», – рассказывает специалист.
Крайне важна и подготовка высококвалифицированных инженерных кадров. По словам ученого, необходимо обеспечить комфортные условия труда на крупнейших автомобильных заводах, а также повышать интерес выпускников ведущих вузов к научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам на профильных предприятиях.
Анна Шиховец
