SPECIAL PURPOSE ROBOTIC VEHICLE

Research article
DOI:
https://doi.org/10.18454/ENGIN.2023.1.2
Issue: № 1 (1), 2023
Suggested:
29.09.2023
Accepted:
24.10.2023
Published:
30.11.2023
599
6
XML
PDF

Abstract

The article presents the results of research, problems faced by enterprises for the production of basic transport units of special purpose, as well as spare parts and components. Methods and recommendations for increasing production capacity and profitability of enterprises for development and subsequent production are suggested. The methods of improving the efficiency of special purpose vehicles through modernization of existing mechanisms and units, as well as the proposed developments, are examined. The results of research of advantages and disadvantages of tracked vehicles in relation to wheeled ones are provided. Innovations are proposed in order to improve the quality of performance of both machinery and man in unfavourable operating conditions.

1. Введение

Площадь земли составляет 510 072 000 км², из которых лишь 29% являются пригодными для жизни человека. На сегодняшний момент в мире существует порядка двух сотен стран, население которых, по некоторым данным, составляет около восьми миллиардов человек. Научные деятели из разных уголков земли проанализировали активность размножения человеческого рода и опубликовали статистику темпа роста населения за последние десятилетия. По заключению учёных население планеты существенно увеличилось за короткий период времени. Из-за чего поднимается актуальный на сегодняшний день вопрос – вопрос о перенаселении нашей планеты. Основополагающей проблемой данного вопроса является количество территории на душу населения. Как следствие, решением будет считаться расширение границ и колонизация новых земель. Человек, как единственное разумное существо в мире, приспособился к выживанию не только в комфортных, но и неблагополучных для себя условиях. Для преодоления внешних факторов было изучено и разработано множество вспомогательных машин и механизмов, помогающих преодолеть все сопутствующие сложности, с которыми неподготовленный человек не смог бы справиться

,
,
. Несмотря на ограничения суши, на планете существуют нетронутые, свободные от человека территории. Сложность заключается в отсутствии доступной среды обитания, проявляющихся в таких особенностях, как климатические, так и геополитические условия. Ввиду данных факторов требуется адаптировать средства специального назначения для последующих поставленных задач таким образом, чтобы соответствовали всем необходимых требования для работы в повышенных условиях эксплуатации на экстремальных нагрузках. 

2. Методы и принципы исследования

Основными препятствиями при освоении и заселении дальних территорий, на примере территорий Российской Федерации, можно наблюдать отрицательные температуры, а также непроходимые грунты и почты в виде снега и льда. Отдельно взятому человеку невозможно находиться на морозе длительное время, из-за чего было бы разумно применять технику специального назначения, сконструированную специально под конкретные цели и задачи. Однако существующие машины и агрегаты, несмотря на всю подготовленность, испытывают большие сложности в эксплуатации. При этом следует отметить как преимущества, так и недостатки используемой техники. Для продвижения прогресса в поставленном вопросе в первую очередь следует грамотно проанализировать трудности и проблемы, с которыми сталкивается производитель, вследствие чего найти решение. Главными проблемами, с которыми сталкивается производитель, выражаются в отсутствии требуемого высокотехнологического оборудования, а также производственных мощностей, ценообразование сборочного процесса. Как итог – высокая себестоимость конечного продукта, большие габариты и масса техники, что приводит к проблемам с транспортной логистикой и повышением убытков. Как правило, большинство компаний, занимающиеся разработкой и последующим производством транспортных средств специального назначения повышенной необходимости, являются дочерними компаниями государства. Поэтому главным приоритетом становится рентабельность производственного процесса. Решением выше указанных недостатков и трудностей, с которыми сталкивается исполнитель, следует применить действия, рекомендованные для увеличения рентабельности. Для удешевления и последующих сокращений затрат требуется провести частичную реконструкцию предприятий, а также проведение модернизации производственных мощностей, позволяющих использовать передовые технологии. Посредством сокращения трудоёмкости рабочего процесса завод-изготовитель получает необходимые для работы оборудования, соответствующие предъявляемыми требованиями под современные условия машиностроения, тем самым повышает автоматизацию, что позволяет минимизировать человечий фактор путём замены роботом человеческого труда. Как дополнение, это может привести к уменьшению времени производства, улучшению качества продукции и повысить уровень безопасности экологии. Таким образом, в конечном результате удастся добиться не только оптимальных показателей изготовления комплектующих деталей и запчастей, но и дальнейшего сборочного процесса и уменьшения количество бракованной продукции, что также благоприятно отразится на себестоимости изготовления продукции. Следует отметить тот факт, что единичное производство достаточно - дорогостоящее дело, поэтому автоматизация при данном способе не так эффективна, следует перестроить концепцию на серийное производство.

3. Основные результаты

Для улучшения качества проектируемой техники в данном вопросе верным решением будет считаться соотнести все преимущества используемых технологий уже существующих транспортных средств специального назначения и сконструировать что-то новое. При этом следует учитывать и неудачные вариации решений, не оправдавшие себя в полевых условиях. Таким образом, произведёнными конструкторскими манипуляциями будет выявлено заметное повышение технических характеристик, что позволит как расширить область возможного применения техники, так и улучшить эксплуатационные свойства. Предлагается создание универсальной платформы с последующим установлением ей шасси, а также различного дополнительного оборудования. Ввиду особенностей конструкции и технологичности применяемых решений, полученная разработка будет обладать практичностью и запасом гибкости, способной эксплуатироваться в нестандартных условиях. Как итог, будет представлять транспортное средство, оснащенное усиленными узлами и агрегатами, подобно гусеничному вездеходу семейства «Ripsaw EV3»

. Основной задачей является свободное перемещение по пересечённой местности, возможность использования в труднодоступных условиях как для человека, так и других транспортных систем.

В целях обеспечения повышенной проходимости, а также надёжности следует правильно подобрать тип ходовой части. Всего существует несколько разновидностей, основными из которых можно выделить колёсные и гусеничные

,
. За исключением ряда недостатков, гусеничный шасси являются не только наиболее эффективными в усложнённых условиях эксплуатации, но и надёжными (Табл. 1).

Таблица 1 - Преимущества и недостатки гусеничных машин относительно колёсных

Преимущества

Недостатки

Площадь контакта с грунтом

Скорость и ускорение 

Сцепление с поверхностями

Маневренные

Дорожный просвет

Расхода топлива

Центр тяжести

-​

Нагрузка на ходовую часть

-

Грузоподъемность

-​

Однако надлежит провести некоторое усовершенствование в целях обеспечения повышенной проходимости и маневренности. Модернизация осуществляется за счёт оснащения программным обеспечением, которое предоставит возможность изменения клиренса, изменения положения отдельных ведущих осей. Такое технологическое решение позволяет снизить некоторые ограничения. Помимо этого, необходимой мерой считается облегчить возможность ремонтопригодности машины, так как в экстремальных условиях эксплуатации не представляется возможным провести ремонтные работы. Чтобы реализовать данную возможность, предлагается унифицировать запчасти, детали и компоненты, а также использование в качестве основной платформы полностью сварной высокотехнологичный трубчатый каркас (Рис. 1).

Трубчатый каркас

Рисунок 1 - Трубчатый каркас

Такое решение является выигрышным сразу по нескольким направлениям. Посредством данной манипуляции происходит усиление силовой конструкции, таким образом повышает жёсткость и надёжность корпуса машины от возможных деформаций внешних факторов. Простота конструкции позволяет устанавливать основные агрегаты и механизмы в легкодоступных местах, как следствие, повышает их доступность к ремонту в полевых условиях. Данная конструкция позволяет улучшить такие показатели, как вес и габариты, что также позволяет сократить расходы на производство и последующую транспортировку за счёт более простого способа изготовления и легкодоступного сырья
,
. Приводится схема несущих элементов (Рис. 2)
Схема несущих элементов

Рисунок 2 - Схема несущих элементов

По сравнению с уже существующей техникой, уменьшение таких показателей, как габариты и вес, позволит укомплектовать дополнительным оборудованием для последующего использования. Отличительной чертой каркаса является высокая прочность, универсальность и проста в изготовлении. За счёт таких улучшений показатель эффективности возрастёт. Таким образом, удастся добиться легко масштабируемых настраиваемых машин при внесении изменений в производственный процесс, что позволит уменьшить себестоимость разработки, производства, эксплуатации, а в дальнейшем и ремонта неисправностей. Отличительной чертой от существующих машин будет использование инновационных решений в сфере транспорта – дистанционное управление транспортным средством (Рис. 3).
Роботизированный модуль

Рисунок 3 - Роботизированный модуль

Роботизированный модуль прототипа «туннельного AGV CASUN QFS1250V2» 
устанавливается непосредственно в конструкцию транспортного средства, в то время как управление осуществляется из любой точки в зависимости от зоны поражения. Использование такой технологии положительно отразится на безопасности труда человека, избавляя его от опасных рабочих процедур, таким образом, минимизирует вероятность возникновения несчастного случая.

4. Обсуждение

В дальнейшем для обеспечения безопасности окружающей среды необходимо принять меры по созданию экологически чистого вида топлива. В настоящее время наиболее актуальная тема – электрификация передвижных средств, что позволяет свести загрязнение среды к минимальным значениям. При разработке предусматриваются модификации с установкой полностью электрического двигателя. Особенность конфигураций с электрификацией заключается в электротяге, то есть не используются нефтепродукты и ядовитые химические вещества типа антифриза и другие. Такое решение положительно повлияет на выбросы вредных газов в атмосферу по сравнению с двигателем внутреннего сгорания и подобных ему. Принцип работы заключается в следующем. Благодаря своей компактности и особенностям подвески транспорт используется в местах с повышенными требованиями проходимости и надёжности. Устанавливается навесное оборудование, например, манипулятор, ковш, а также лебёдка, что позволяет самостоятельно загрузить, разгрузить и переместить что-либо. После чего доставляет груз до необходимого места дислокации.

5. Заключение

Таким образом, модернизация узлов и элементов конструкций изделий для различных отраслей промышленности является необходимым условием для повышения качества и функциональности изделий

,
. Это позволяет улучшать жизнь людей и содействовать развитию общества в целом. Важно учитывать экологические аспекты при освоении региона, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду.

Article metrics

Views:599
Downloads:6
Views
Total:
Views:599