Особые трудности связаны с дорожным строительством в условиях вечной мерзлоты. Мало того, что прокладка дорог в этих районах сопряжена с большими материальными затратами, требует от людей полного напряжения сил; особенности мерзлотных условий приводят к тому, что уже проложенные дороги быстро выходят из строя. Поэтому для освоения северных районов необходим транспорт, который не нуждается в традиционных дорогах. Мы имеем в виду как магистральный транспорт, осуществляющий непрерывную связь промышленных центров с новыми, обживаемыми районами, так и транспортные средства для штурма необжитых земель, перевозящие тяжелые грузы по бездорожью. К последним можно отнести так называемые наземные транспортные средства на воздушной подушке (НТСВП).
В настоящее время разрабатываются различные НТСВП, которые могут быть использованы и уже находят применение для разных целей в осваиваемых труднодоступных районах.
В самоходных НТСВП с регулируемой нагрузкой на опорно-тяговый механический движитель воздушная подушка используется наряду с колесами или гусеничным ходом, причем опорная и тяговая функции движителя разделены. Большая часть нагрузки воспринимается воздушной подушкой, ограниченной по периметру днища гибким ограждением, которая позволяет существенно снизить опорное давление на грунт до величины порядка (0,2– 7) 10-3 МН/м2, что примерно в 100 раз меньше, чем давление колесных машин, и в 10 раз меньше, чем давление гусеничных машин. Оставшаяся незначительная нагрузка используется для создания тягового усилия при контакте колес или гусениц с грунтом, но при этом не происходит деформации мягкого грунта или среза поверхностного слоя почвы. Изменяя давление в воздушной подушке, можно регулировать силу сцепления механического движителя с грунтом в зависимости от состояния грунта для создания наибольшей тяги в соответствии с конкретными условиями движения.
Во время испытаний экспериментальная модель НТСВП на прибрежном песке плотностью 1,9 г/см3 и влажностью 29 % уверенно двигалась со скоростью 15–20 км/ч, а автомобиль повышенной проходимости УАЗ-450Д буксовал и останавливался.
В 1969 г. была изготовлена самоходная гусеничная машина на воздушной подушке, которая с грузом до 9 т двигалась по непроходимому болоту со скоростью до 50 км/ч. Обладая избыточной тягой, она могла буксировать несамоходные грузовые платформы на воздушной подушке. В 1972 г. эта сцепка демонстрировалась участникам 1 Всесоюзной конференции по аппаратам на воздушной подушке, которая проходила в Тюмени.
Назначение самоходных грузовых НТСВП с постоянным давлением в воздушной подушке состоит в поддержании на воздушной подушке груза, перевозимого над слабонесущей опорной поверхностью. Буксировка этих платформ осуществляется колесными или гусеничными тягачами, снегоболотоходами или транспортными средствами на воздушной подушке (рисунок 9.11), при этом один тягач может буксировать несколько платформ на воздушной подушке, так как их сопротивление движению очень мало.
Для управления платформами и придания им устойчивости часто используются контактирующие колеса.
Несамоходные платформы на воздушной подушке предназначены для перевозки от одной до многих сотен тонн грузов. Одной канадской фирмой, например, было запланировано создание платформ на воздушной подушке грузоподъемностью до 3840 т, предназначенных для транспортировки в
 |
условиях бездорожья буровых вышек, отдельных узлов и механизмов буровых установок, труб, крупногабаритных и тяжелых грузов, различных строительных конструкций, пиломатериалов.
Рисунок 9.11 – Платформа на воздушной подушке
Для перевозки грузов без повреждения мохового покрова тундры другой канадской фирмой созданы платформы на воздушной подушке грузоподъемностью 1, 15 и 25 т. Давление на грунт этих платформ при полной грузоподъемности составляет 3,5 · 10-3 МН/м2. Герметичные отсеки обеспечивают платформам плавучесть и непотопляемость при движении над водной поверхностью.
Платформа грузоподъемностью 1 т имеет стальную раму. Центробежный вентилятор, создающий воздушную подушку, приводится в действие автомобильным двигателем мощностью 81 кВт (110 л. с.). Воздушная подушка образуется по многокамерной двухконтурной схеме, которая позволяет поддерживать в ней более высокое давление и, следовательно, при меньших габаритах создавать большую подъемную силу. Кроме того, двухконтурная схема, при которой происходит перетекание воздуха из камер высокого давления (их восемь) в полость с пониженным давлением, снижает его общий расход и скорость выхода через зазор во внешнем ограждении, что уменьшает повреждение растительного покрова. Применение нескольких независимых воздушных подушек вместо одной общей создает лучшие условия работы при движении платформы по неровной поверхности, позволяет преодолевать препятствия высотой до 0,45 м. Платформу можно разобрать на части и перевозить на самолете.
В 1971 г. в Канаде была построена платформа на воздушной подушке грузоподъемностью 112 т. Платформа имеет раму коробчатого типа, по периметру которой крепится гибкое ограждение баллонно-сегментного типа, ограничивающее воздушную подушку под днищем платформы. Днище платформы способно подниматься над опорной поверхностью на 1,2 м. Платформа допускает преодоление откосов под углом до 40°. Воздушная подушка создается двумя центробежными вентиляторами с приводом от двух дизелей, имеющих мощность по 471 кВт (640 л. с.). Каждый вентилятор подает до 40 м3/с воздуха при давлении 7 · 10-3 МН/м2.
Платформа может быть использована для транспортировки не только грузов, но и рабочих. В этом случае на ней устанавливаются жилые домики на 35–40 человек, подсобные помещения и т. п. Скорость движения платформы до 10 км/ч. Температура воздуха в воздушной подушке ограничивается величиной, при которой тундровый покров остается замерзшим. Однако для трогания с места примерзшей к грунту платформы в воздушную подушку на короткое время подаются горячие отработанные газы. Перевозка грузов несамоходными НТСВП обходится примерно в 8–10 раз дешевле, чем обычными прицепами-тяжеловозами.
Транспортно-технологические НТСВП с постоянным или сменным оборудованием для создания воздушной подушки используют постоянные или съемные устройства. В транспортерах воздушная подушка применяется для того, чтобы сосредоточенную осевую нагрузку равномерно распределить на большую опорную поверхность. Это существенно облегчает транспортировку тяжелых грузов. Расчеты, например, показали, что транспортер, не оборудованный воздушной подушкой, способен везти по мосту с пролетом 7,5 м 125 т груза и в случае оборудования воздушной подушкой сможет по тому же мосту перевезти груз, вдвое больший.
Съемное гибкое ограждение используется для эпизодических перемещений крупногабаритных и тяжелых грузов на воздушной подушке. В 1969 г. в Тюменской области таким способом была перевезена на 12 км буровая вышка со станком и насосом общей массой 170 т. Гибкое ограждение было установлено по периметру основания буровой вышки. Воздушная подушка создавалась центробежными вентиляторами, которые приводились в действие дизельными двигателями буровой вышки. Давление воздуха в воздушной подушке было 3·10-3 МН/м2. Вышку буксировали два трактора, приспособленных для движения по болотам. По пути преодолевались рвы, траншеи, озерца, трубопроводы, земляные валы высотой до 1 м. В результате отпала необходимость в демонтаже и последующем монтаже на новом месте буровой вышки. Применение воздушной подушки для транспортировки буровых вышек позволяет в несколько раз увеличить производительность труда на буровых работах.
Указанные НТСВП получат широкое применение при создании целевых производств в новых районах, которые будут главным образом ориентированы на добычу и транспортировку природных ресурсов. Их использование существенно снизит затраты на "нецелевые" объекты, в первую очередь на дороги. Сейчас к любому новому месторождению прежде всего начинают прокладывать дороги. Из подручных материалов строят времянки – жилые дома для рабочих, складские помещения. Следом за рабочими приезжают их семьи, за ними – работники сферы обслуживания, за которыми также следуют их семьи. Месторождение обрастает временными постройками, сетью дорог.
В условиях тундры даже одноразовый след тягача сохраняется десятилетиями, со временем он может превратиться в овраг. Вдоль лесовозных дорог вымирает сибирская и дальневосточная тайга. Разрушение транспортом естественной структуры, закрепляющей барханы и солончаки, приводит к наступлению пустынь, засолению почв.
У транспортных средств на воздушной подушке давление в площади контакта воздушной подушки с грунтом составляет (0,3 – 7)·10-3 МН/м2. Такое низкое давление резко уменьшает воздействие транспортного средства на грунт, практически сводит на нет сопротивление движению. У НТСВП сопротивление движению возникает лишь за счет задевания гибкого ограждения за грунт и качения контактирующих разгруженных колес.
Таким образом, использование НТСВП может значительно снизить ущерб, который наносится природе при освоении новых, труднодоступных районов.
