Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен Луноход

Содержание

Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен Луноход (17 фото + 1 видео)

Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен Луноход

13 апреля 2015 nlo-mir Технологии

Полная автономность, год без заправки, саморемонтирующаяся подвеска для любого ландшафта и климат-контроль, стабилизирующий перепады до 100 0С. Автомобиль будущего? Отнюдь – такой транспорт придуман еще в 1969 году. Первый же экземпляр трижды перекрыл гарантийный пробег без единого отказа.

Если исходить из того, что братьев по разуму у нас нет, этот транспорт можно считать самым надежным во всей Вселенной. Американцы не в счет: они дважды ремонтировали свой «Лунный ровер» прямо на Луне. Наш «Луноход», сломайся он «в рейсе», ремонтировать было бы некому – экипаж находился от него за 400 тыс. километров…

Шасси для беспилотника

В освоении иных планет мы – как это бывало не раз – тоже пошли своим путем. Вместо человека СССР решил послать на соседнюю планету робота-исследователя.

Чтобы он смог сделать все то, что и живой космонавт, ему было необходимо транспортное средство. Ключевой проблемой было шасси, и решить ее поручили военному НИИ из Ленинграда, проектировавшему ходовую часть. Военные конструкторы остановились на старом добром колесе, отвергнув гусеничный ход, шагающий, прыгающий, перекатывающийся… Определяющих требований к шасси «Лунохода» было несколько.

Прежде всего, движитель должен быть настолько универсальным, чтобы свести к минимуму вероятность «засадить» планетоход – подтолкнуть-то его будет некому! Да и с «раскачкой», как покажет жизнь, у космических роботов проблемы.

[attention type=yellow]
Кроме того, профиль протекторной части должен был препятствовать боковому сползанию транспортного средства при движении по склонам.
[/attention]

Во-вторых, важна надежность, а что может быть проще колеса? Тут, кстати, сразу и в-третьих, – по причине простоты колесо как таковое предельно легкий узел. Наконец, оно – один из самых эффективных движителей, и требует наименьших энергозатрат.

Применение шасси с колесами дает возможность варьировать их количество, а помимо снижения давления на грунт это еще и возможность повысить живучесть транспортного средства – за счет исключения из игры отказавших колес.

Колесо заново

Правда, колесо пришлось существенно дорабатывать, и прежде всего потому, что в конце 1960-х человек очень приблизительно знал, что представляет собой лунный грунт. Комбинация камней всех калибров с рыхлыми породами непредсказуемой плотности требовала колеса с противоречивыми свойствами. И военные такое сделали.

Три тонких титановых обода легко катились по твердой поверхности, натянутая между ними сетка вступала в действие на сыпучем грунте, когда обода начинали проваливаться. Приваренные поверх всего уголки-грунтозацепы помогали выгребать на рыхлой поверхности под нагрузкой; как потом оказалось, они были востребованы чаще, чем хотелось бы.

Легкие спицы вместо дисков обеспечивали необходимую прочность и упругость на случай жесткого контакта колеса с камнями.

Окончательный вариант колес рождался в результате расчетов и многочисленных испытаний. Опытные образцы катали на трех полигонах с разными типами грунтов и даже в отсеке самолета, имитирующего лунную гравитацию, которая составляет 1/6 часть земной. Например, много времени занял подбор величины ячейки сетки, натянутой на обод.

В тонкую ступицу колес встроили электродвигатель постоянного тока с редуктором и пиропатроном.

Последний подрывался дистанционно в случае аварийного заклинивания привода, и колесо, разобщенное таким образом с осью редуктора, превращалось из ведущего в ведомое – т.е. просто катилось по поверхности.

Таким образом можно было без непосредственного участия человека «отремонтировать» привод пяти колес из восьми имеющихся – и аппарат мог продолжать выполнение задачи с тремя оставшимися ведущими!

Нервы длиной 400 тыс. км

Самым сложным пунктом в лунном проекте СССР было управление «Луноходом». Оно было дистанционным, и более дистанционное найти было трудно: расстояние от Моря Дождей на Луне, куда высадился наш космический робот, до Центра дальней космической связи в Крыму, где располагался его экипаж, превышало 400 000 километров.

Командный радиосигнал преодолевал этот путь за 2,5 секунды, то есть с такой задержкой аппарат реагировал на команды водителя. Но это была не главная проблема. Основная трудность была в скорости обновления картинки на мониторе перед оператором.

Передача изображения с камер «Лунохода» на Землю только называлось телевизионной, на самом деле водитель видел перед собой, мягко говоря, слайд-шоу: кадр сменялся не 25 раз в секунду, а один раз в 3 – 20 секунд (в зависимости от рельефа местности)! Ничего не поделаешь – обеспечить более быструю передачу данных каналы связи и счетно-решающие машины того времени не могли.

Таким образом, после обнаружения препятствия машина продолжала двигаться еще не менее 8 секунд! Именно поэтому водители никогда не «гнали» быстрее 2 км\ч.

Усугубляли проблему особенности лунного освещения – настолько резкого и контрастного, что дорожная ситуация «за лобовым стеклом» выглядела для оператора как набор черных и белых пятен. В некоторые дни, когда солнце стояло в зените, «ехать» было вообще нельзя.

Поэтому в помощь глазам водителя аппарат присылал ему данные с дополнительных датчиков: крена, дифферента, нагрузки и пробуксовки колес.

Анализируя их, экипаж быстрее понимал, что происходит с его машиной: накренилась на каменной гряде, спускается в кратер, карабкается из него с 90-процентной пробуксовкой… Работа экипажа была столь напряженной, что больше двух часов «за рулем» он не выдерживал.

Что внутри?

Кстати, об экипаже – он состоял из пяти человек. Кроме водителя, сидевшего на рычагах (поворачивал «Луноход» по-танковому, с подтормаживанием колес), были еще штурман, бортинженер, оператор остронаправленной антенны и командир экипажа.

Как бы там ни было, даже при прочих благоприятных условиях поместиться в своей машине все эти люди не могли бы, поскольку ее округлый корпус (макс. диаметр 2150 мм) полностью занят научной аппаратурой и системами, отвечающими за работу шасси.

Маршевые электродвигатели планетохода питались от серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, которые получали зарядку от солнечных панелей, размещенных на верхней откидывающейся крышке.

Ночью (1 лунная ночь, как и лунный день, длится почти 14 земных суток) крышка закрывалась, чтобы беречь тепло в корпусе, и аппарат на это время замирал в «анабиозе». Причина – не в отсутствии мощных фар, а в отсутствии возможности подзаряжать батареи без солнца.

Одной из ключевых систем «Лунохода» была климатическая установка, которая обеспечивала заданную температуру в герметичном корпусе при забортной температуре –150°С ночью и + 150°С днем. Источником тепла служила капсула с радиоизотопом Полоний-210, излишнее же тепло отводилось через крышу корпуса, являющуюся радиатором.

Газ-теплоноситель циркулировал внутри корпуса по двум контурам, причем второй был выделен для аппаратуры с особо строгим тепловым режимом.

Эффективность тогдашнего климат-контроля была столь высока, что позволяла не беспокоиться за сохранность аппаратуры при разнице температур левого и правого бортов аппарата в 100 градусов!

Гарантийные обязательства

Всего было выпущено четыре экземпляра «Лунохода», не считая опытных версий и тренировочных экземпляров. Самый первый «боевой» экземпляр, которому последствие присвоили «Луноход-0», из-за аварии ракеты на старте в космос не попал. Второй аппарат под именем «Луноход-1» наездил по Луне 10 540 метров, выполнив множество научных задач.

Производитель – оборонное предприятие Машиностроительный завод имени С. А. Лавочкина – гарантировал три месяца бесперебойной работы своего детища, но «Луноход-1» отработал без малого год, с 17 ноября 1970 г. по 15 сентября 1971 г.

Эксплуатацию пришлось прекратить после того, как выработал свой ресурс изотопный источник тепла и начинка восьмиколесного робота окончательно замерзла холодной лунной 150-градусной ночью…

«Луноход-2» в 1973 году накрутил по Луне уже 40 000 метров, отработав более положенных 3 месяца, но вышел на заслуженный отдых не из-за поломки или выработки ресурса.

Попав в особенно сложный кратер, аппарат зачерпнул открытой верхней крышкой грунта, при попытке стряхнуть который была загрязнена и крышка-теплообменник.

Без пополнения электроэнергии от Солнца и при отсутствии охлаждения «Луноход-2» долго не протянул.

https://www.youtube.com/watch?v=kNaC04wIXcc

Третья версия лунного безпилотника, планетоход «Луноход-3», на свою планету снова не попал, поскольку СССР чуть раньше свернул свою лунную программу.

Самое надежное транспортное средство Вселенной в отличном состоянии и с нулевым пробегом хранится сейчас в надежном месте.

Заинтересованные лица берегут его пуще зеницы ока – а ну как попадется в руки автостроителей и они тоже научатся делать безотказные машины…

Другие статьи:

Источник: https://nlo-mir.ru/tech/33408-motorkolesa-i-jadernyj-klimatkontrol-kak-ustroen-lunohod-17-foto-1-video.html

«Луноход-1». Почти тест-драйв: Транспорт для лунатиков – Автоцентр.ua

Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен Луноход

12 апреля 1961 года человек совершил первый виток вокруг Земли и в этот день теперь отмечается День космонавтики. Сегодня же участки лунной поверхности может купить любой желающий. О транспорте для луновладельцев позаботились советские инженеры еще 35 лет назад.

12 апреля 1961 года человек совершил первый виток вокруг Земли и в этот день теперь отмечается День космонавтики. Сегодня же участки лунной поверхности может купить любой желающий. О транспорте для луновладельцев позаботились советские инженеры еще 35 лет назад.

Когда в начале 60-х годов прошлого века ученые нескольких военных НИИ начинали разработку «самоходных средств передвижения по поверхности Луны», они рассматривали разные концепции конструкции будущего аппарата: шагающий, перекатывающийся, винтовый, гусеничный… Но в конце концов оказалось, что целесообразнее всего построить аппарат, перемещающийся на колесах.

Обошлись без дизайнеров

Кузов первому планетоходу землян требовался для размещения систем управления, научной аппаратуры и источников энергии. Поскольку достоверно известно, что на Луне ни одно существо этой машиной любоваться не будет, проектанты отказались от услуг дизайнеров. При отсутствии воздуха вопрос обтекаемости также не стоял на повестке дня.

Посему стилистика экстерьера – чистая геометрия: усеченный конус с выпуклыми крышками вверху и внизу. О шумоизоляции также не беспокоились по причине отсутствия звука в вакууме, а вот климатической установке уделили максимум внимания – двухсотградусный перепад температур не должен мешать работе «начинки» непрезентабельной круглой коробки.

Экранно-вакуумная изоляция, проложенная по поверхности приборного отсека, защищала аппарат от колебаний температуры при неравномерном солнечном освещении, от потерь тепла в холодные лунные ночи и от перегрева днем.

Активная теплозащита осуществлялась посредством теплоносителя – газа, который циркулировал во внутреннем объеме корпуса. Приборы с особенно жестким температурным режимом обдувались по индивидуально предусмотренным каналам. В зависимости от режима газ-теплоноситель был или холодным, или горячим.

Для его подогрева использовался радиоактивный изотоп, выделяющий при распаде тепло.

Жестко зафиксированная крышка герметичного приборного отсека одновременно являлась радиатором-охладителем.

Вторая, самая верхняя крышка, днем откидывалась назад и вверх, не препятствуя отводу тепла через крышку-радиатор, а ночью опускалась на корпус, помогая поддерживать в машине определенную температуру.

Еще одно удачное решение конструкторов – расположенная на внутренней стороне этой крышки солнечная батарея. Ведь ночью, в тени, она не нужна, а днем могла фиксироваться в поднятом положении под любым углом, чтобы «поймать» как можно больше солнца.

Колесная формула «восемь минус пять»

Разработка ходовой части лунохода стала самым «крепким орешком» для его конструкторов.

При тогдашнем уровне финансирования космической отрасли можно было сделать любую «ходовку», но какая же именно нужна? Ответа на этот вопрос не было.

Условия эксплуатации предполагались адские – жара, холод, пыль – при полном отсутствии сервиса. Главное же, что в то время достоверно не были известны характеристики грунта, на котором луноходу предстояло оставить свои рубчатые следы.

Восьмиколесное шасси избрали не только по причине малого давления на пыльный лунный грунт. Решающим был другой фактор: чем больше колес, тем легче отказаться от какого-либо из них в случае неисправности без утраты подвижности транспортного средства.

Этот «неземной» конструкторский прием выглядел следующим образом. Каждое из восьми колес оборудовалось собственным электродвигателем, встроенным в ступицу. Для вала, соединяющего колесо с редуктором электропривода, было предусмотрено местное ослабление сечения, куда вмонтировали пиропатрон.

В случае заклинивания редуктора или электродвигателя луноход мог обойтись без помощи механиков. По команде с Земли пиропатрон подрывался и, ломая вал, разобщал колесо с отказавшим узлом. Так это колесо превращалось из ведущего в ведомое.

Аппарат мог продолжать передвижение даже в случае отказа приводов пяти колес – то есть на трех ведущих.

Колесо делалось следующим образом: на каркас из трех титановых ободьев вместо шин натягивалась сетка из нержавеющей стали, усиленная титановыми грунтозацепами.

Чтобы определить размер ячеек сетки, пришлось испытывать колеса на смоделированных образцах лунного грунта, причем в искусственно созданных условиях гравитации, с точностью до 1% приближенных к лунным.

Спицевали и балансировали колеса на Харьковском велосипедном заводе.

Постоянный контакт каждого движителя с грунтом при любых режимах движения обеспечивала простая и эффективная подвеска – независимая, на пучках титановых торсионов. Ход подвески гарантировал преодоление уступов высотой до 400 мм без задевания элементами конструкции поверхности планеты.

Неземные подробности

Восемь двигателей лунохода питались постоянным током от буферного аккумулятора. Он, в свою очередь, подзаряжался от солнечной батареи, так что «заправка» лунохода обходилась бесплатно.

Особый предмет гордости создателей – подшипники и другие пары трения. Инженеры смогли разработать узлы, функционирующие в условиях вакуума и перепадов температур в диапазоне от –150°С до +150°С.

Для электродвигателей пришлось сконструировать особые коллекторные щетки, пригодные для работы в вакууме.

Отдельной рабочей тормозной системы у лунохода не было – тормозил он теми же тяговыми электромоторами, переводимыми в режим реверса.

А вот «ручник» был, да еще какой – дисковый, с электромагнитным управлением! Нужно же как-то удерживать машину на склонах при «парковке» или в минуты, пока водитель осматривал незнакомую местность.

Поворачивал аппарат по танковому принципу – за счет подтормаживания колес одного из бортов.

Прежде чем окончательно утвердить конструкцию и отправить машину «к месту постоянной эксплуатации», ее больше года тщательно испытывали. Сначала на искусственном лунодроме при секретном ВНИИ-100, потом в специально оборудованном самолете, и наконец на обустроенных полигонах в Ленинграде, под Симферополем, на Камчатке. Одновременно люди учились управлять неземной машиной.

За рулем лунохода

Только один человек на Земле может похвалиться тем, что он умеет профессионально управлять луноходом изнутри.

Космонавт №5 Валерий Быковский вряд ли зазнался, хотя именно он учился ездить на луноходе, сидя непосредственно на его шасси.

В начале 1970-х годов предполагалось, что «Луноход-1» станет частью большой «лунной» программы и будет транспортировать не только автоматические приборы, но и людей.

Во время работы на Луне аппарат управлялся дистанционно. Каждый из двух экипажей, сменяющих друг друга в течение одиннадцати месяцев, состоял из командира, водителя, штурмана, бортинженера и оператора остронаправленной антенны.

Вместо лобового стекла у водителя перед глазами находился монитор с изображением, передаваемым двумя курсовыми телекамерами лунохода.

Использовались также телевизионные картинки с камер бокового обзора, телеметрические данные бортовых гироскопов, датчиков пройденного пути, крена и дифферента, а также тока маршевых двигателей.

Хотя аппарат вышел «неторопливым», управлять им оказалось нелегко: все-таки водитель вынужден был рулить, рассматривая препятствия с расстояния 400 тысяч километров.

К тому же лунный аппарат был безнадежным «тугодумом»: сигнал с пульта управления водителя шел к нему 2,5 секунды! Столько же времени требовалось, чтобы получить обратный сигнал – телевизионную картинку местности и данные бортовой телеметрии. Получалось, что при обнаружении неожиданного препятствия луноход двигался еще пять секунд, прежде чем до него доходила команда на торможение или поворот.

Правильной оценке маршрутной ситуации мешало особо контрастное освещение поверхности и необходимость управлять машиной по плоскому изображению. Однако даже в таких условиях экипаж не допустил аварийных ситуаций и повреждений.

Источник: https://www.autocentre.ua/news/novinka/lunokhod1-pochti-testdrayv-transport-dlya-lunatikov-291144.html

Мотор-колесо Дуюнова: описание, устройство, схема и отзывы

Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен Луноход

Мотор-колесо Дуюнова представляет собой двигатель асинхронного типа, который содержит роторную и статорную часть, функционирует от воздействия электрического тока.

Напряжение пускается по ободам, а при переключении фаз осуществляет поворот поля и вектор магнитной индукции. В асинхронном агрегате вращение ротора замедлено, втягиваемый эффект создается не при помощи электромагнита, а посредством ветвей на коротком замыкании.

Синхронный аналог работает на одинаковой частоте с вектором магнитного течения от статора.

Общие сведения

Приспособление типа мотор-колеса Дуюнова было известно и ранее. Его сфера применения ограничивалась преимущественно легкой и тяжелой промышленностью. На транспорте такая конструкция не применялась ввиду отсутствия силовых электронных элементов, позволяющих преобразовывать постоянный ток в переменную величину.

Для рассматриваемого моторного изобретения используется медный ротор паяного типа, состоящий из стержней и пары замыкающих электрических колец. Они соединяются способом пайки. Верхняя часть роторного приспособления обрабатывается на токарном станке, что позволяет снизить массу всего элемента.

Принцип действия

Предпринимались неоднократные попытки по созданию асинхронного колесного мотора. Все они потерпели неудачу по причине низкого пускового момента и малой удельной мощности стандартных обмоток.

Мотор-колесо Дуюнова получило новый тип пусковой обмотки, позволяющий получить высокий пусковой эффект с уменьшением подаваемых токов даже на стандартных силовых агрегатах.

В результате инновационные технологии были испробованы на моторном колесе.

Принцип действия агрегата довольно специфический в конструктивном и техническом плане. В различных сферах предусмотрено два типа обмотки: конфигурация треугольника или звезды. Разработчики нового асинхронного двигателя решили объединить обе системы в один узел. Новую модификацию назвали «славянкой», она получила обновленные параметры, не присущие традиционным электромагнитным аналогам.

О разработчике

Мотор-колесо Дуюнова названо в честь его изобретателя – Дуюнова Дмитрия Алексеевича. Вместе с сыном и командой инженеров он стал первым ученым, создавшим бесшумный асинхронный силовой агрегат.

После получения патента на изобретение конструктор образовал предприятие «АС и ПП», специализирующееся на различных разработках в сфере сварочных и плазменных технологий, а также методов сохранения энергии и усовершенствования осветительной техники.

Коллектив компании успешно внедряет способы сварки и резки негорючих материалов, полноценно заменяющих традиционную сварку. С коллективом Дуюнов мотор-колесо начал создавать в начале 2015 года.

Основная цель – изготовление электромоторов для авто и велосипедов, доступных для широких слоев населения.

Как утверждает ученый, разработка позволит вытеснить авто и мотоциклы на двигателях внутреннего сгорания, увеличив пользователей, перемещающихся на усовершенствованных велосипедах.

Готовый комплект мотор-колеса Дуюнова используется в оснащении велосипедов, машин, тяжелой и военной техники. Силовые установки подобного типа отличаются долговечностью и доступностью в производстве.

Инновационное изобретение успешно прошло проверку на четырехколесных транспортных средствах. Конструкция рассматриваемого двигателя во многом превосходит аналогичные разработки известной компании «Тесла».

Опытный образец моторного колеса был установлен на автомобиле ЗАЗ. «Запорожец» позитивно зарекомендовал себя на международных соревнованиях, сумев по скоростным показателям и длительности пробега превзойти марку «Киа». Одной зарядки хватило на преодоление 640 километров пути. Еще одно преимущество данного мотора – обеспечение автомобиля четырьмя независимыми ведущими колесами.

Особенности

Мотор-колесо велосипеда Дуюнов представлял на различных выставках и конкурсах. Судя по откликам специалистов, модель ожидает огромный успех. Однако пока изобретатель не решается пускать проект в серийное производство. Причина стандартная – экономическая цена вопроса и эффективность реализации идеи на отечественном рынке.

Моторное колесо приравнивается к электрическому оборудованию, может применяться в легкой промышленности, устанавливаться на различные типы автомобилей. Оно монтируется в начальной комплектации или приспосабливается дополнительно после небольших переделок транспортного средства.

Асинхронное мотор-колесо Дуюнова обычно предназначается для объектов, которые требуют соблюдения повышенных требований в плане уровня вибрации и шума.

В итоге показатели технического плана рассматриваемого двигателя дают возможность снизить акустическое воздействие и вибрацию, вызываемую электромагнитными волнами.

Система треугольника и звезды расположены в блоке, векторы индукции которого образуют угол 30 градусов.

Испытания

Чем еще отличается изобретение, которое придумал Дуюнов? Мотор-колесо, схема которого приведена выше, способно развивать скорость до 250 км/ч. Агрегат функционирует от вырабатываемого мотором электричества. Сама силовая установка размещена в колесе.

Мощность двигателя при весе 18 килограмм составляет порядка 35 конских сил. Для инерционных оборотов элемента достаточно одного нажатия. Это является основным отличием модели от китайских аналогов, которые останавливаются после снятия ноги с педали газа.

Такая особенность позволяет транспортному средству двигаться равномерно в автомобильном потоке на скорости 70-80 км/ч.

Обычные 20-киловаттные двигатели весят около центнера. Мотор-колесо Дуюнова имеет данный показатель почти в 6 раз ниже. Тестовые испытания изобретение проходит в Германии. Полностью собираться агрегат вполне может на территории России. Кроме того, оформление патента планируется в странах Европы и Америки.

Преимущества

По сравнению с китайскими аналогами, мотор-колесо Дуюнова имеет ряд преимуществ, а именно:

  • Устойчивость к температурным перепадам.
  • Простую и дешевую сборку.
  • Отсутствие магнитов.
  • Устойчивость к загрязнениям и коррозии.
  • Мотор-колесо Дуюнова, своими руками сделанное, имеет полное замещение импорта комплектующих элементов.
  • Предельный показатель скорости на колесе – 100 км/ч.
  • Стоимость производства снижена на 30 процентов, по сравнению с зарубежными аналогами.
  • Оборудование имеет пониженный уровень шума и малый вес.
  • Модель отличается прочностью и длительным периодом эксплуатации.
  • Обслуживание не требует высоких затрат.
  • Модификация имеет увеличенную дальность пробега.

Мотор-колесо Дуюнова своими руками

Сначала необходимо приготовить инструментарий и материалы. Среди них:

  • Новое колесо, диаметр которого равен 20-28 дюймам.
  • Аккумуляторная батарея.
  • Регулятор скорости для корректировки параметров движения транспортного средства.
  • Чехол для хранения АБ.
  • Контроллер, состоящий из блока с проводами, отвечающего за общую работу моторного колеса.

Контроллер обычно монтируется в алюминиевом корпусе, предотвращающем негативное воздействие окружающей среды. Элемент поставляется в виде платы, размещается на раме, часто в отсеке крепления фляги.

Для обеспечения корректной работы, мотор-колеса Дуюнова, своими руками сделанного, необходимо предусмотреть приобретение набора предохранителей и подходящей проводки.

Перед изготовлением приспособления желательно изучить принцип его работы. По сути, рассматриваемое устройство представляет собой электрический мотор постоянного тока. Моторное колесо помещается на спицы обода спереди или сзади.

Мощность подобных агрегатов может варьироваться от 250 до 1000 Вт.

Образец на один киловатт способен развивать скорость до 60 км/ч. Не стоит проводить такие эксперименты на горных трассах и извилистых улицах в городской черте. Независимо от мощности, прибор не нуждается в дополнительных настройках и специальном обслуживании.

Создать мотор-колесо Дуюнов своими руками смог благодаря проведению правильных и грамотных расчетов узлов сборки. Это позволит выбрать оптимальные условия работы, а также предотвратит последующее затирание агрегата и его заклинивание.

Игнорирование этого этапа приводит к поломке всего велосипеда, вплоть до полной деформации деталей. Как вариант, можно в конструкции использовать компоненты, бывшие в употреблении, если они находятся в нормальном техническом состоянии.

Элементы, которые нельзя изготовить самостоятельно, можно приобрести в специализированных магазинах.

Итог

Сделать Дуюнов мотор-колесо своими руками смог не так давно. Стоит помнить о том, что это комплект сложнейших электрических устройств. Все соединения и детали требуют тщательной и надежной изоляции. Кроме того, необходимо побеспокоиться о защите транспортного средства от песка, грязи, соли и прочих факторов, негативно отражающихся на работе электромотора.

При мощности велосипеда выше 250 Вт нужно обеспечить минимальные зазоры в трущихся подвижных частях. Специальные втулки изготавливаются на токарном станке по размеру.

Следует отметить несколько основных плюсов эксплуатации моторного колеса на велосипеде, о которых говорят пользователи. Во-первых, на данное транспортное средство не требуются права.

Во-вторых, электрический двигатель позволяет преодолевать значительные расстояния без существенных затрат физических сил.

Источник: http://fb.ru/article/341644/motor-koleso-duyunova-opisanie-ustroystvo-shema-i-otzyivyi

Машины для других планет (луноходы и марсоходы)

Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен Луноход

Изучая историю транспортных средств, невозможно пройти мимо темы “космических внедорожников” – луноходов и марсоходов. Эпоха планетоходов стартовала 17 ноября 1970 года, когда на поверхности чужой планеты (точнее – спутника) впервые оставил следы аппарат Луноход-1.

Идея использования внеземного транспорта принадлежит ученым и конструкторам, реализовавшим космическую программу СССР. “Программа исследования Луны”, озвученная в1958 году “конструктором №1” – С. П.

Королевым, предусматривала ряд изысканий и экспериментов, которые давали возможность более подробно изучить природу этого небесного тела.

Планетоходы, благодаря своей мобильности, позволяли расширить зону исследуемой поверхности спутника Земли.

Луноход

Изготовителем первого планетохода стало знаменитое НПО им. С. А. Лавочкина – преемник легендарного ОКБ-1 в сфере межпланетных исследований.

Конструкторское бюро этого научно-производственного объединения аккумулировало все теоретические и практические разработки советских НИИ.

К декабрю 1967 года был готов полный пакет конструкторской документации по изготовлению “изделия Е-8”. Так в секретных документах обозначали будущий “Луноход-1”.

В окончательном варианте это транспортное средство представляло собой восьмиколесную платформу (все восемь колес были ведущими) весом в 756 килограмм и габаритами 4,42х2,5х1,92 метров (длинна/ширина/высота). В качестве силового агрегата использовались электродвигатели, а источником питания была солнечная батарея.

Кроме того, “на борту” планетохода находился источник тепла (для обогрева научной аппаратуры) на основе радиоактивного изотопа. Диаметр колес первого космического внедорожника превышал 500 мм, а ширина колеи была более 1,5 метров. Максимальная скорость “Луноход-1” составила 1.2 км/час, а гарантийный срок эксплуатации исчислялся одним месяцем.

Общий пробег по лунной поверхности составил более 10-ти километров.

Луноход

Аппарат управлялся удаленно, специально отобранным экипажем, который размещался в наземном центре. Общая численность экипажа (с учетом дублирующих пилотов) составила 11 человек. Примечательно, что к основным критериям отбора “водителей” первого планетохода не относилось умение управлять обычными, земными транспортными средствами.

Луноход-1 потерял управляемость 21 сентября 1971 года, после выхода из строя изотопного обогревателя. Сегодня Луноход-1 является личной собственностью неизвестного победителя торгов аукциона Сотбис, устроенного 11 декабря 1993. Стоимость приобретения первого планетохода (на условиях самовывоза) составила 68,5 тысяч долларов США.

Необходимо отметить, что “Луноход-1” был, по своей сути, первым космическим грузовиком, поскольку перевозил только исследовательскую аппаратуру. Первый пассажирский планетоход – Lunar Roving Vehicle появился на Луне несколько позднее – 30 июля 1971.

Детище американской промышленности (в лице концернов Boeing и General Motors) представляло собой двухместный четырехколесный кабриолет. Пробег LRV составил 27,8 километров, а максимальная скорость равнялась 13 км/час. В качестве силового агрегата применялись четыре электродвигателя (по 190 Вт каждый).

Соответственно – все 4 колеса Lunar Roving Vehicle были ведущими.

Lunar Roving Vehicle

Источником питания служили аккумуляторы (без возможности перезарядки).

Масса американского “лунного автомобиля” равнялась 210 килограмм, зато грузоподъемность (в условиях ослабленного лунного притяжения) превысила отметку в 450 кг. Основным конструкционным материалом LRV стал алюминий.

Из него создали каркас и колесные диски лунного авто. А вот материалом для изготовления протекторов стал титан. Время эксплуатации первого LRV составило всего 3 часа.

Lunar Roving Vehicle

В результате использования Lunar Roving Vehicle американские астронавты исследовали значительную территорию на поверхности Луны, удаляясь от посадочного модуля на расстояние до семи километров (третья лунная экспедиция на Аполлоне 17). Интересный факт – во время 2-й лунной экспедиции Lunar Roving Vehicle получил повреждение, вследствие неосторожности астронавтов. Однако лунный автомобиль быстро починили, используя при этом обычную липкую ленту.

И на марсе будут яблони цвести!

Следующим этапом в развитии индустрии космических внедорожников стали марсоходы. С большой натяжкой можно утверждать, что первым транспортным средством на Марсе был аппарат ПрОП-М, изготовленный ВНИИТрансМаш в 1971 году.

ПрОП-М

Однако, после высадки на марсианский грунт, состоявшейся 2 декабря 1971 года, “Прибор оценки проходимости — Марс” функционировал всего 20 секунд.

Исходя из этого, паритет Советского Союза в деле строительства марсоходов сомнителен, а на роль первого, рабочего ПЛАНЕТОхода (ведь Луна, с точки зрения астрономов, всего лишь спутник Земли) может претендовать американский аппарат Sojourner, проложивший первую колею на марсе 5 июля 1997 года. Американский “Поселенец” весил чуть более 10 килограмм, а мощность двигателя (всего их было 6 штук – по числу колес) едва дотягивала до 3 Ватт. Зато в блоке управления марсоходом находился процессор Intel 80C85 с частотой 100 kHz, объем “оперативки” достигал 512 KB, а емкость жесткого диска (на флеш накопителе) составляла 176 KB – совсем неплохо для мобильного устройства образца 1997 года.

Sojourner

Программу исследования Марса продолжили в январе 2004 году еще два марсохода – Spirit и Opportunity. Конструкция этих планетоходов основана на классической шестиколесной схеме. Масса аппарата равнялась 185 килограммов.

Большую часть составлял вес научно-исследовательского оборудования и приборов, в число которых вошли: бур, спектрометр, манипулятор и прочее. Силовым агрегатом нового марсохода стал электродвигатель, а в качестве источника питания использовался аккумулятор, подзаряжаемый от солнечной батареи.

Электронная начинка блока управления претерпела более существенные изменения – 128 МБ “оперативки”,256 МБайт флэш-памяти и 20 МГц процессора RAD6000.

Spirit

Последняя попытка удачного соединения с блоком управления планетохода Spirit состоялась 22 марта 2010 года. Работа марсоходов Spirit и Opportunity позволила совершить несколько грандиозных открытий и уникальных наблюдений. Помимо этого, наземные операторы получили бесценные навыки удаленного управления транспортным средством.

Все только начинается!

Современные перспективы развития отрасли планетоходов неразрывно связаны с запланированными на ближайшие десятилетия программами освоения и исследования Луны и Марса. Для лунной программы 21-го века уже подготовлен новый автомобиль – Lunar Electric Rover, созданный благодаря совместным усилиям компаний Michelin, Nissan и GM.

Lunar Electric Rover

Этот электрокар превосходит по всем статьям «дедушку» лунного транспорта Lunar Roving Vehicle.

Активная подвеска, система автоблокировки дифференциала, потрясающая мобильность каждого из шести сдвоенных колес (допускается оборот на 360 градусов) – все достижения современного автопрома сосредоточены в конструкции этого новейшего космического внедорожника. Ориентировочный старт Lunar Electric Rover назначен на 2020 год.

ExoMars

Не обделен вниманием и Марс. В ближайшее десятилетие планируется запуск американского аппарата Mars Science Laboratory, европейского ExoMars и, после длительного перерыва, российского планетохода Марс-Астер. Словом, можно утверждать, что эра планетоходов еще только начинается!

Источник: http://unusauto.ru/lunohody-marsohody.htm

Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен «Луноход». Луноход как сделать

Мотор-колеса и ядерный климат-контроль: как устроен Луноход

Если исходить из того, что братьев по разуму у нас нет, этот транспорт можно считать самым надежным во всей Вселенной. Американцы не в счет: они дважды ремонтировали свой «Лунный ровер» прямо на Луне. Наш «Луноход», сломайся он в «рейсе», ремонтировать было бы некому – экипаж находился от него за 400 тыс. километров…

Шасси для беспилотника

В освоении иных планет мы, как это бывало не раз, тоже пошли своим путем. Вместо человека СССР решил послать на соседнюю планету робота-исследователя.

Андрей Сербин

Чтобы он смог делать всё то же, что и живой космонавт, ему было необходимо транспортное средство. Ключевой проблемой было шасси, и решить ее поручили военному НИИ из Ленинграда, проектировавшему ходовую часть. Военные конструкторы остановились на старом добром колесе, отвергнув гусеничный ход, шагающий, прыгающий, перекатывающийся… Определяющих требований к шасси «Лунохода» было несколько.

Прежде всего движитель должен быть настолько универсальным, чтобы свести к минимуму вероятность «засадить» планетоход – подтолкнуть-то его будет некому! Да и с «раскачкой», как покажет жизнь, у космических роботов проблемы.

[attention type=yellow]
Кроме того, профиль протекторной части должен был препятствовать боковому сползанию транспортного средства при движении по склонам.
[/attention]

Во-вторых, важна надежность, а что может быть проще колеса? Тут, кстати, сразу и в-третьих, по причине простоты колесо как таковое – предельно легкий узел. Наконец, оно – один из самых эффективных движителей и требует наименьших энергозатрат.

Применение шасси с колесами дает возможность варьировать их количество, а помимо снижения давления на грунт, это еще и возможность повысить живучесть транспортного средства – за счет исключения из игры отказавших колес.

Колесо заново

Правда, колесо пришлось существенно дорабатывать, и прежде всего потому, что в конце 1960-х человек очень приблизительно знал, что представляет собой лунный грунт. Комбинация камней всех калибров с рыхлыми породами непредсказуемой плотности требовала колеса с противоречивыми свойствами. И военные такое сделали.

Три тонких титановых обода легко катились по твердой поверхности, натянутая между ними сетка вступала в действие на сыпучем грунте, когда обода начинали проваливаться. Приваренные поверх всего уголки-грунтозацепы помогали выгребать на рыхлой поверхности под нагрузкой. Как потом оказалось, они были востребованы чаще, чем хотелось бы.

Легкие спицы вместо дисков обеспечивали необходимую прочность и упругость на случай жесткого контакта колеса с камнями.

Окончательный вариант колес рождался в результате расчетов и многочисленных испытаний. Опытные образцы катали на трех полигонах с разными типами грунтов и даже в отсеке самолета, имитирующего лунную гравитацию, которая составляет 1/6 часть земной. Например, много времени занял подбор величины ячейки сетки, натянутой на обод.

В тонкую ступицу колес встроили электродвигатель постоянного тока с редуктором и пиропатроном.

Последний подрывался дистанционно в случае аварийного заклинивания привода, и колесо, разобщенное таким образом с осью редуктора, превращалось из ведущего в ведомое, то есть просто катилось по поверхности.

Таким образом можно было без непосредственного участия человека «отремонтировать» привод пяти колес из восьми имеющихся, и аппарат мог продолжать выполнение задачи с тремя оставшимися ведущими!

Нервы длиной 400 тыс. км

Самым сложным пунктом в лунном проекте СССР было управление «Луноходом». Оно было дистанционным, и более дистанционное найти было трудно: расстояние от Моря Дождей на Луне, куда высадился наш космический робот, до Центра дальней космической связи в Крыму, где располагался его экипаж, превышало 400 000 километров.

Командный радиосигнал преодолевал этот путь за 2,5 секунды, то есть с такой задержкой аппарат реагировал на команды водителя. Но это была не главная проблема. Основная трудность была в скорости обновления картинки на мониторе перед оператором.

Передача изображения с камер «Лунохода» на Землю только называлось телевизионной, на самом деле водитель видел перед собой, мягко говоря, слайд-шоу: кадр сменялся не 25 раз в секунду, а один раз в 3–20 секунд (в зависимости от рельефа местности)! Ничего не поделаешь – обеспечить более быструю передачу данных каналы связи и счетно-решающие машины того времени не могли.

Таким образом, после обнаружения препятствия машина продолжала двигаться еще не менее 8 секунд! Именно поэтому водители никогда не «гнали» быстрее 2 км/ч.

Усугубляли проблему особенности лунного освещения – настолько резкого и контрастного, что дорожная ситуация «за лобовым стеклом» выглядела для оператора как набор черных и белых пятен. В некоторые дни, когда солнце стояло в зените, «ехать» было вообще нельзя.

Поэтому в помощь глазам водителя аппарат присылал ему данные с дополнительных датчиков: крена, дифферента, нагрузки и пробуксовки колес.

Анализируя их, экипаж быстрее понимал, что происходит с его машиной: накренилась на каменной гряде, спускается в кратер, карабкается из него с 90-процентной пробуксовкой… Работа экипажа была столь напряженной, что больше двух часов «за рулем» он не выдерживал.

Что внутри?

Кстати, об экипаже. Он состоял из пяти человек. Кроме водителя, сидевшего на рычагах (поворачивал «Луноход» по-танковому, с подтормаживанием колес), были еще штурман, бортинженер, оператор остронаправленной антенны и командир экипажа.

Как бы там ни было, даже при прочих благоприятных условиях поместиться в своей машине все эти люди не могли бы, поскольку ее округлый корпус (макс. диаметр 2 150 мм) полностью занят научной аппаратурой и системами, отвечающими за работу шасси.

Маршевые электродвигатели планетохода питались от серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, которые получали зарядку от солнечных панелей, размещенных на верхней откидывающейся крышке.

Ночью (1 лунная ночь, как и лунный день, длится почти 14 земных суток) крышка закрывалась, чтобы беречь тепло в корпусе, и аппарат на это время замирал в «анабиозе». Причина не в отсутствии мощных фар, а в отсутствии возможности подзаряжать батареи без солнца.

Одной из ключевых систем «Лунохода» была климатическая установка, которая обеспечивала заданную температуру в герметичном корпусе при забортной температуре –150 °С ночью и +150 °С днем. Источником тепла служила капсула с радиоизотопом Полоний-210, излишнее же тепло отводилось через крышу корпуса, являющуюся радиатором.

Газ-теплоноситель циркулировал внутри корпуса по двум контурам, причем второй был выделен для аппаратуры с особо строгим тепловым режимом.

Эффективность тогдашнего климат-контроля была столь высока, что позволяла не беспокоиться за сохранность аппаратуры при разнице температур левого и правого бортов аппарата в 100 градусов!

Гарантийные обязательства

Всего было выпущено четыре экземпляра «Лунохода», не считая опытных версий и тренировочных экземпляров. Самый первый «боевой» экземпляр, которому впоследствии присвоили наименование «Луноход-0», из-за аварии ракеты на старте в космос не попал. Второй аппарат под именем «Луноход-1» наездил по Луне 10 540 метров, выполнив множество научных задач.

Производитель – оборонное предприятие Машиностроительный завод имени С. А. Лавочкина – гарантировал три месяца бесперебойной работы своего детища, но «Луноход-1» отработал без малого год, с 17 ноября 1970 г. по 15 сентября 1971 г.

Эксплуатацию пришлось прекратить после того, как выработал свой ресурс изотопный источник тепла и «начинка» восьмиколесного робота окончательно замерзла холодной лунной 150-градусной ночью…

«Луноход-2» в 1973 году накрутил по Луне уже 40 000 метров, отработав более положенных трех месяцев, но вышел на заслуженный отдых не из-за поломки или выработки ресурса.

Попав в особенно сложный кратер, аппарат зачерпнул открытой верхней крышкой грунт, при попытке стряхнуть который была загрязнена и крышка-теплообменник.

Без пополнения электроэнергии от Солнца и при отсутствии охлаждения «Луноход-2» долго не протянул.

https://www.youtube.com/watch?v=kNaC04wIXcc

Третья версия лунного беспилотника, планетоход «Луноход-3», на свою планету снова не попал, поскольку СССР чуть раньше свернул лунную программу.

Самое надежное транспортное средство Вселенной в отличном состоянии и с нулевым пробегом хранится сейчас в надежном месте.

Заинтересованные лица берегут его пуще зеницы ока – а ну как попадется в руки автостроителей и они тоже научатся делать безотказные машины…

Краткие технические характеристики «Лунохода-1»

Габариты Д/Ш/В, мм 4 420 x 2 150 x 1 920
Снаряженный земной вес, кг 756
Двигатели электрические, 8 ед., постоянного тока, коллекторные
Привод постоянный полный, 8х8
Число передач 2 вперед, 1 назад
Подвеска независимая, торсионы
Колеса диаметр/ширина, мм 510 / 200
Максимальная скорость, км/ч 4,0

Источник: https://etokengu.ru/sdelat/lunohod-kak-sdelat.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.