Эйролл

Airroll — это система силовой установки транспортного средства, которая пытается объединить сильные стороны надувных шин с преимуществами гусеничных гусениц для создания вездехода- амфибии , сохраняя при этом разумную скорость и грузоподъемность. Впервые задуманная в 18 веке, эта концепция все еще была новинкой в ​​середине 20 века, когда эта идея быстро превратилась в практические автомобили в Соединенных Штатах , Советском Союзе и многочисленных гражданских предприятиях. Наиболее примечательной из этих машин, пожалуй, является XM769 Marginal Terrain Vehicle, которая выставлена ​​в Механизированном музее морской пехоты в Кэмп-Пендлтоне, Калифорния .

Этимология

Airroll, вероятно, представляет собой комбинацию слов «Air» и «Roll», кратко описывающую принцип, по которому наполненные воздухом шины соединяются вместе и используются для «катки» транспортного средства по любой поверхности. Первый случай использования термина «Airoll» для описания транспортного средства встречается в отчете об испытаниях испытательной платформы BorgWarner 1960 года в ноябре 1960 года . Этот прототип также был первым известным транспортным средством, когда-либо построенным с использованием такого метода движения. Название продолжало использоваться в армии США . Корпус морской пехоты США и ВМС США персонал на протяжении всего срока службы концепции и в цифровую эпоху. Термин «Airoll» вошел в общественный лексикон, когда он был использован в январском выпуске журнала Popular Science за 1963 год .

История

Ранние концепции

Первые упоминания об этой концепции относятся к 18 веку; в 1713 году г-н М.Д.Эрман изложил эту идею в мемуарах № 142 Академии наук Франции . В этом документе он описывает «бесконечную роликовую тележку», в которой ролики под транспортным средством «...каждый снабжен шарнирами или поршнями в центре и соединены друг с другом ремнями». Ролики должны были «легко поворачиваться на своих шарнирах, и по мере того, как груз тянется вперед, они легко перемещаются вокруг нижней платформы».

Патентные заявки (1950-е годы)

Следующее известное упоминание об этой концепции появилось в патентной заявке от апреля 1952 года. США 2,734,476 , Р.О.Марш-младший, «Роликовые устройства с ременным соединением для формирования гусениц транспортных средств и других целей», выдан 14 февраля 1956   г. В этом патенте Марш излагает свою концепцию «создания кузова или рамы транспортного средства с бесконечными протекторами, состоящими из непрерывного ряда разнесенных друг от друга катков, соединенных для формирования непрерывной гусеницы». Марш подчеркивает «весьма желательный» характер этого устройства при попытке переместить транспортное средство по «болотам, топям или затопленным местам, где обычная форма колесных транспортных средств была бы неработоспособна». Марш предположил, что это будут стандартные стальные бочки или бочки емкостью 55 галлонов, которые обычно используются для нефти. По словам Марша, это имело бы дополнительное преимущество, позволяя транспортному средству перевозить бочки с жидкостью по водным путям, поскольку сама жидкость была менее плотной, чем вода.

Заявка на патент 1955 г. США 2,916,006 , Л.Крэндалл, «Автомобиль-амфибия», выпущенный 8 декабря 1959 года   , содержит более усовершенствованную версию конструкции Марша, представляющую собой компактный личный автомобиль-амфибию, использующий эту концепцию. В отличие от Марша, Крэндалл выступал за специализированные тороидальные шины, с помощью которых можно было установить ось и закрепить ее с любой стороны на гусеничном механизме, а не привязывать друг к другу.

Первые прототипы (1960–1964)

Испытательный автомобиль BorgWarner 1960 года

Еще в 1958 году Управление военно-морских исследований США начало исследования военного применения концепции Airroll, а к апрелю 1960 года подразделение Ingersoll-Kalamazoo корпорации Borg-Warner совместно с военными США разработало прототип испытательной машины. В течение 1960 и 1961 годов они тестировали автомобиль в различных грунтовых условиях, используя три различных конфигурации шин: в первой использовалось 16 шин Goodyear Terra Tyres размером 24 x 24 x 6 дюймов на каждую гусеницу, во второй - 19 шин Terra Tires меньшего размера на каждую гусеницу, а в третьей конфигурации использовалось 32 стандартных промышленных шины на гусеницу, по 2 шины на ось. Эти испытания, похоже, в целом увенчались успехом.

Принцип передвижения Airroll был успешно продемонстрирован и при правильном использовании может обеспечить будущим транспортным средствам дополнительный потенциал мобильности. Фундаментальным для всех возможных применений является основное преимущество, обеспечивающее оптимальную мобильность в любых условиях эксплуатации. Высокая скорость возможна на улучшенных дорогах, а возможности бездорожья превосходят возможности любого другого известного транспортного средства. Присущая ему плавучесть позволяет ему адаптироваться к болотистой местности, снегу, песку и грязи.

- «Исследование передвижения авиационных транспортных средств», отчеты правительства США об исследованиях, том 36, выпуск 8 (9 августа 1961 г.)

Транспортное средство весило около 17 500 фунтов. и 19 100 фунтов когда были смонтированы 16 гусениц. Автомобиль был оснащен двигателем мощностью 185 л.с. при 2800 об/мин. В январском выпуске журнала Popular Science Magazine за 1963 год была статья о прототипе.

К 1961 году компания Ling-Temco-Vought построила и успешно испытала масштабный испытательный стенд того, что должно было стать амфибией Plenum Air Tread (PATA), в котором большие воздушные подушки были прикреплены к внешней стороне обычной гусеницы для обеспечения мобильности и плавучести, что придавало дополнительную достоверность концепции Airroll, несмотря на то, что технически она не являлась Сам автомобиль Airroll.

В 1963 году производитель самолетов Canadair представил свой собственный прототип Airroll, номер модели CL-213 «Fisher» . Этот автомобиль очень напоминал патент Крэндалла 1959 года. Это тоже было опубликовано в Popular Science в выпуске за декабрь 1964 года. В статье утверждалось, что Фишер мог двигаться со скоростью 10 миль в час по твердой земле, 5 миль в час по грязи и снегу и 3 миль в час по воде.

Продвинутые прототипы (1965)

LVA-X1 — прототип автомобиля Airroll Корпуса морской пехоты США , представленный в 1965 году.

В 1965 году были представлены два очень похожих прототипа. Один разработан в США — второй прототип BorgWarner, получивший название «Airoll 1». Airroll 1 представлял собой усовершенствованную версию оригинального испытательного автомобиля BorgWarner, созданного для Корпуса морской пехоты США . Он был уже, короче и имел меньший автомобильный двигатель мощностью 80 л.с. с 13 шинами на гусеницу, весил менее трети от веса испытательного автомобиля и составлял 5900 фунтов (2680 кг). Однако этот прототип был практичным автомобилем и имел грузовой отсек, пандус, брызговики, габаритные фонари, фары и лобовое стекло. Эта машина, известная в морской пехоте США как LVA-X1, имела грузоподъемность более полутонны.

Другой прототип Airroll был разработан в СССР российским производителем тяжелых транспортных средств и автомобилей ЗиЛ и известен как ПКУ-1 (иногда называемый ПКТ-1 или ПКС-1). Об этом автомобиле доступно мало информации, несмотря на обилие фото- и даже видеоресурсов. Примечательно, что ЗиЛ также производил ЗИЛ-29061 , возможно, самый успешный образец винтового автомобиля .

XM759 Маргинальный вездеход (1966)

XM759 Маргинальный вездеход
Тип	Автомобиль-амфибия
Место происхождения	Соединенные Штаты
История обслуживания
Используется	Корпус морской пехоты США (НИОКР)
История производства
Дизайнер	БоргУорнер
№ построено	7
Технические характеристики
Масса	6350 кг (14 000 фунтов)
Длина	6,2 м (20 футов)
Ширина	2,8 м (9,2 фута)
Высота	2,2 м (7,2 фута)
Экипаж	1 водитель, 1 помощник водителя, до 14 пассажиров
Броня	Никто
Двигатель	Шевроле 283 V8
Максимальная скорость	25 миль в час (дороги) 7 миль в час (вода)

К 1965 году американские военные были полностью вовлечены в войну во Вьетнаме . Армия и Корпус морской пехоты США были впечатлены характеристиками машин BorgWarner и рассматривали их как потенциальную замену M76 Otter и M116 Husky в джунглях и болотах Вьетнама . В мае 1965 года Программа разработки XM759 Корпуса морской пехоты была инициирована Командованием танков, автомобилей и вооружений армии США (TACOM). На первом этапе программы использовались данные предыдущих испытаний Airroll для определения конфигурации машины, которая лучше всего отвечала бы требованиям военных. Эти требования включали грузоподъемность 3000 фунтов, место для 14 военнослужащих или двух грузовых поддонов размером 44 x 52 дюйма, возможность двигаться со скоростью 25 миль в час по суше и 7 миль в час по воде и оставаться мобильными на уклоне 60%. наклон. Транспортное средство должно было транспортироваться по железной дороге, морю и воздуху (на самолетах C-130 или вертикальном взлете и посадке) и иметь ряд особенностей, включая трюмные помпы и складные сиденья.

В сентябре 1965 года Корпус морской пехоты утвердил конфигурацию TACOM, отвечавшую этим требованиям, и заказал для испытаний семь пилотных машин. Первоначально предполагалось, что XM769 будет иметь уникальную силовую установку с использованием гидромеханической трансмиссии, но из-за острой потребности во Вьетнаме в автомобилях-амфибиях программа разработки была разделена на две части. Одна программа будет следовать первоначальному плану и будет разрабатывать специальную трансмиссию, которая лучше всего подойдет автомобилю, в течение стандартного 36-месячного графика исследований и разработок. Другая программа будет использовать существующую трансмиссию грузового авианосца M116 «Хаски», чтобы ускорить производство испытательных автомобилей, и будет следовать ускоренному 12-месячному графику. На всех заказанных тестовых автомобилях использовалась трансмиссия M116.

Испытания машины проводились с октября 1966 года по июль 1967 года в различных условиях, чтобы определить, пригодна ли машина для использования морской пехотой США в джунглях Вьетнама. Были приложены чрезвычайные усилия для того, чтобы среда, в которой проходили испытания транспортных средств, точно имитировала агрессивную среду дельты реки Меконг.

В ходе этой оценки испытаний XM759 тестировался вместе с существующей амфибией M116. Было обнаружено, что XM759 обладает превосходной мобильностью и значительно превосходящими внедорожными возможностями по сравнению с M116, особенно при работе в чрезвычайно сложных грунтовых условиях, которые могли бы обездвижить M116 с традиционными гусеничными гусеницами. Корпус морской пехоты был очень впечатлен машиной во время испытаний и увидел большой потенциал в концепции Airroll — на слушаниях в Конгрессе в 1971 году генерала Германа Поггемейера спросили о возможностях MTV, и он ответил: «Наши испытания показали, что его практически невозможно остановить. Это очень хороший автомобиль».

Однако проблемы с автомобилем стали очевидны во время обширных испытаний в 1966 и 1967 годах. Гладкие шины были склонны скользить по мокрым травянистым берегам при выходе из воды, шины очень быстро изнашивали нижнюю часть спонсонов, а цепи деформируется и растягивается под нагрузкой. Эти проблемы были быстро устранены инженерами морской пехоты США путем добавления к шинам шевронных протекторов, усиления нижней части спонсонов и использования сверхпрочной цепи. Гораздо более серьезной проблемой было скопление густой грязи и растительности в верхней части спонсона, что значительно увеличивало нагрузку на гусеницу, вызывало нагрузку на оси колес и в некоторых случаях приводило к прогибанию корпуса под натяжением. Примечательно, что эта проблема возникла только в одном месте испытаний, в мае 1967 года в Кэмп-Уоллесе . Эта проблема стала очевидной только при определенном сочетании условий почвы и растительности, но в конечном итоге она обрекла всю программу Airroll на провал.

К тому времени, когда испытательные машины XM769 были переоборудованы с характеристиками, которые облегчили проблемы, возникшие во время испытаний, Корпус морской пехоты уже снял финансирование из программы и использовал эти деньги для покупки существующих и удовлетворительных грузовых авианосцев M116 вместе с комплектами для модификации и отправил их в Вместо этого Вьетнам предоставил морской пехоте временную амфибию. Вскоре после этого США начали вывод войск из Вьетнама, устранив необходимость в маргинальном вездеходе, таком как XM769, и, таким образом, отложив проект в 1971 году.

Современные примеры (1966-настоящее время)

После отмены проекта XM759 в 1971 году интерес правительства к воздушным транспортным средствам не был известен - проект DARPA Captive Air Amphibious Transporter представляет собой современный пример гусеничной амфибии, но в нем используются наполненные воздухом понтоны, прикрепленные к внешней стороне обычной гусеницы.

Инженерное дело

Концепция передвижения Airroll основана на сочетании двух режимов работы: «Действие вращающегося колеса» и «Действие неподвижного колеса». У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, но сама природа автомобилей Airroll означает, что они могут использовать и то, и другое.

Отслеживать действия

Движение по гусенице с катящимися колесами

Это происходит, когда транспортное средство движется на ровной или слегка наклонной поверхности, и характерно только для летательных аппаратов. Шины/ролики заставляют катиться под спонсоном за счет тангенциальной силы, прикладываемой спонсоном при его движении вперед. Сила трения между спонсоном и шинами превышает сопротивление качению между шинами и землей. Каждая шина вращается отдельно, позволяя транспортному средству тянуться вперед, как обычному гусеничному транспортному средству, а также катиться вперед за счет шин. За каждый полный оборот шины автомобиль перемещается на расстояние, равное удвоенной окружности шины. Это означает, что транспортное средство имеет повышенную скорость и подвижность на относительно твердой ровной поверхности, поскольку оно одновременно тянется вперед и перекатывается по колесам под ним.

Стационарная гусеница

Это характерно для обычной гусеничной машины и возникает, когда машина поднимается по крутому склону или пытается двигаться по мягкой поверхности, из-за чего шины проваливаются в землю. Сила, действующая на шины со стороны спонсона, делает их неподвижными и означает, что они не могут вращаться вокруг своей оси. Шины транспортного средства переносятся вперед за счет движения цепи вокруг звездочки, достигают земли, погружаются в землю и остаются в контакте с землей и остаются неподвижными, пока транспортное средство движется вперед и над ними.

Преимущества

• Способность аэродинамического катка использовать гусеницу с катящимися колесами позволяет ему быстро перемещаться по относительно твердой поверхности и быстро преодолевать пологие склоны.
• Шины айролла можно использовать для замены традиционной системы подвески — пневматическое действие шин под спонсонами может смягчать и поддерживать автомобиль без дополнительного оборудования.
• Транспортные средства Airroll очень легко превратить в амфибий благодаря плавучести , которую им придает воздух внутри шин.
• Как и другие гусеничные машины, аэророллы могут поворачиваться на месте, заставляя гусеницы поворачиваться в противоположных направлениях.
• Шины служат лопастями , когда гусеница вращается, позволяя аэродинамическому ролику двигаться и даже маневрировать в воде без помощи гребного винта.
• Гусеницы машин с традиционными гусеничными гусеницами обычно оснащаются резиновыми подушками, чтобы уменьшить ущерб, который они наносят поверхностям, по которым они передвигаются. При использовании шин, наполненных воздухом, у аэроролла такой проблемы нет, и он может ездить по шоссе без каких-либо модификаций.
• Airrolls обладают превосходными внедорожными качествами благодаря сочетанию невероятно низкого давления на грунт, высокой плавучести, высокой тяги и способности «гребать» по мягким поверхностям.
• Глубокие колеи, которые создают шины, позволяют аэророллу без труда преодолевать склоны крутизной до 60%.

Недостатки

• Качество езды у айролла плохое из-за отсутствия подвески.
• Транспортное средство может «сбросить» гусеницу и сравнительно легко обездвижиться, поскольку гусеница крепится только внешней цепью. У обычных гусеничных машин вся звенья гусеницы с обоих концов зацепляется за звездочку.
• При движении по болотам и т.п. растительность часто затягивается в гусеничный механизм, что часто приводит к обездвиживанию транспортного средства.
• Наполненные воздухом шины склонны к проколам или разрывам. Это особенно актуально в боевых условиях: большинство боевых машин имеют цельнометаллические или резиновые гусеницы или шины.
• Низкая максимальная скорость по сравнению с большинством других автомобилей: на высоких скоростях шины склонны к пробуксовке.
• Невероятно высокий износ компонентов гусеницы, а также днища автомобиля, с которым соприкасаются шины. Было показано, что оси колес некоторых аэророллеров очень сильно изнашиваются, но на некоторых аэродромах оси колес не используются.