КВАЗИПНЕВМАТИЧЕСКИЙ КОЛЕСНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ ДЛЯ ЛУННОГО И МАРСИАНСКОГО ТРАНСПОРТА

© Н.В.Тихонов, О.С.Цыганков, А.Н.Бабкин, О.Г.Артемьев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2006 г.

На протяжении тысячелетий колесо, изготовленное сначала из дерева, а затем из металла, верно служило людям. В конце XIX в. была изобретена каучуковая ездовая камера в виде кольцевой трубки, которая стала прообразом современных пневматических шин. Позднее появились бескамерные шины.

Развитие конструкции колес, эксплуатируемых в условиях бездорожья, направлено на снижение давления и увеличение площади колеса в зоне контакта с грунтом с целью повышения тягово-сцепных свойств. Достижению этого способствует разработка шин с регулируемым давлением, арочных, широкопрофильных шин, пневмокатков, шин-гигантов. Такие свойства колес особо существенны для карьерной техники. При работе на мягких грунтах увеличенная площадь пятна контакта колеса с грунтом позволяет передвигаться без образования колеи.

Пневмоколесные тягачи, бульдозеры, скреперы, благодаря своей маневренности и проходимости получили в мировой практике широкое распространение при разработках песчано-гравийных карьеров и успешно и повсеместно вытесняют экскаваторы. Именно песчано-гравийный состав грунта признан в качестве земного аналога поверхности лунных «морей», представляющей собой каменистую россыпь с погруженными в реголит обломками скальных пород. В перспективе, при промышленной разработке недр Луны, вполне вероятно применение машин на колесном ходу.

Однако использование пневмошин на Луне и Марсе встретит труднопреодолимые препятствия. Среди них подбор материалов, устойчивых к резким, в широком диапазоне, перепадам температуры, возможные изменения агрегатного состояния газа-наполнителя, а также утечки наполнителя как через конструктивные узлы, так и при регулировании давления в шинах, восполнение которого весьма проблематично.

Колеса советских луноходов состояли из жесткого металлического каркаса, обтянутого по рабочей поверхности металлической сеткой, поверх которой наклепаны грунтозацепы. На американском Lunar Rover конструкция колес была аналогичной.

Таким образом, известные конструкции колес не решают задачу по оснащению эффективной ходовой частью тяговых и добывающих колесных машин для долговременной эксплуатации на Луне и Марсе.

Техническое решение задачи может быть достигнуто путем создания конструкции колесного движителя с квазигазовым наполнителем, в котором шина-камера тороидальной формы выполнена из металлической сетки типа «кольчуга» и заполнена сферическими элементами (шариками), имитирующими газ. Заполненный шариками кольчужный тор монтируется на ободе колеса. При натяжении или ослаблении троса, пропущенного по окружности кольчужного тора, изменяется плотность упаковки сферических элементов (давление квазигаза) и, следовательно, площадь контактного пятна.

Таким образом, квазипневмоколесо соединяет в себе преимущества пневмоколеса с регулируемым давлением и металлического колеса луноходов.

В докладе приведена схема устройства квазипневмоколеса.