Разработка методики расчета параметров роторно-винтовых движителей снегоболотоходных машин, обеспечивающих наилучшую эффективность при движении по воде, снегу и льду тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Карасева Светлана Алексеевна

• Карасева Светлана Алексеевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Карасева Светлана Алексеевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОСНО-

ВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Основы теории движения роторно-винтовых машин

1.2 Сравнение транспортных средств с различными движителями

1.3 Применение роторно-винтовых машин в отдельных сферах

1.4 Анализ и испытания существующих роторно-винтовых ма- 21 шин

1.5 Современные проекты уже созданных и перспективных 28 роторно-винтовых машин

1.6 Анализ существующих математических моделей роторно- 34 винтовых машин и методик расчета их характеристик при движении по различным опорным основаниям

1.7 Анализ существующих математических моделей роторно- 44 винтовых машин и методик расчета их характеристик при движении по воде

1.8 Выводы

1.9 Задачи исследования 5 5 ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 56 РОТОРНО-ВИНТОВОГО ДВИЖИТЕЛЯ С ВОДОЙ

2.1 Особенности РВД снегоболотоходных машин

2.1.1 Работа шнеков РВД в частично погруженном состоянии

2.1.2. Взаимодействие шнеков РВД с корпусом амфибийной 57 машины

2.1.3. Совместная работа шнеков амфибийных машин с тан- 58 демным РВД

2.2. Математическое моделирование движения РВД по воде

2.2.1. Верификация математической модели РВД

2.2.2. Моделирование РВД

2.2.3. Структурный анализ взаимодействия одиночных шнеков 68 с водой

2.2.4. Структурный анализ взаимодействия тандемных шнеков 73 с водой

2.3. Сравнительный анализ одиночных и тандемных шнеков

2.4 Выводы

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 94 РОТОРНО-ВИНТОВОГО ДВИЖИТЕЛЯ СО СНЕГОМ И ЛЬДОМ

3.1 Математическая модель движения РВД по льду

3.1.1 Движение РВД вперед по льду

3.1.2 Движение РВД боком по льду

3.2 Математическая модель движения РВД по снегу

3.2.1 Движение РВД вперед по снегу

3.2.2 Движение РВД боком по снегу

3.3 Расчеты

3.3.1 Общие данные для всех расчетов

3.3.2 Расчет Ia

3.3.3 Расчет Ib

3.3.4 Расчет IIa

3.3.5 Расчет IIb

3.4 Верификация расчета

3.5 Выводы 165 ГЛАВА 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РОТОРНО-ВИНТОВЫХ МАШИН 168 ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ВОДЕ, СНЕГУ И ЛЬДУ

4.1 Методика расчета эффективности РВМ

4.1.1 Влияние скорости движения

4.1.2 Влияние коэффициента полезного действия

4.1.3 Влияние управления курсовой ориентацией

4.1.4 Влияние надежности (наработки на отказ)

4.1.5 Обеспечение устойчивого и безопасного движения

4.2 Примеры расчета эффективности объектов на базе суще- 182 ствующих РВМ

4.2.1 Объект 1 на базе ГПИ-16ВС

4.2.2 Объект 2 на базе Marsh Screw Amphibian

4.2.3 Объект 3 на базе Chrysler RUC

4.2.4 Объект 4 на базе ЗИЛ-4904/ПЭУ-3

4.3 Расчет эффективности второго уровня тандемных РВД

4.3.1 Расчет эффективности для РВД с углом наклона винто- 192 вой линии 24 °

4.3.2 Расчет эффективности для РВД с углом наклона винто- 194 вой линии 30 °

4.3.3 Расчет эффективности для РВД с углом наклона винто- 196 вой линии 39 °

4.3.4 Сравнительный анализ полученных данных

4.4 Выводы 203 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 205 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 210 Приложение 1. Акты внедрения, патент 226 Приложение 2. Расчеты движения по льду и снегу

Приложение 2.1a. Расчет типа Ia

Приложение 2.1b. Расчет типа Ib

Приложение 2.2a. Расчет типа IIa

Приложение 2.2b. Расчет типа IIb

Приложение 3. Расчет движения ЗВМ-2902 по льду вперед

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики расчета параметров роторно-винтовых движителей снегоболотоходных машин, обеспечивающих наилучшую эффективность при движении по воде, снегу и льду»

ВВЕДЕНИЕ

В наши дни в связи с разработкой газовых и нефтяных месторождений, развитием промышленности и недропользования, аварийно-спасательными операциями, технологическими и иными операциями для геологоразведочных работ активно осваиваются районы Арктики, Сибири, регионы Крайнего севера. Такое интенсивное освоение предполагает необходимость круглогодичного транспортного обеспечения, однако для этих районов характерно полное отсутствие дорожной инфраструктуры. Для перемещения по их территориям с глубоким снежным покровом, льдом, шугой и водой как нельзя лучше подходят роторно-винтовые снегоболотоходные амфибии.

Снегоболотоходы с роторно-винтовыми движителями (далее «РВД») благодаря особенностям конструкции обладают высокой проходимостью в различных тяжелых климатических условиях [79]. На опорных основаниях с низкой несущей способностью высокая проходимость объясняется большой площадью контакта движителя цилиндрической формы: чем больше ротор погружается в опорное основание, там больше пятно контакта и тем меньше давление. Эти вездеходы имеют высокие тягово-сцепные и экономические качества, легко преодолевают болота, илистые участки, глубокий снег; кроме этого, роторно-винтовые снегоболотоходы при эксплуатации на воде развивают скорость, недостижимую для колесных и гусеничных транспортных средств, не оснащенных дополнительным водоходным движителем [34]. В сравнении с колесными и гусеничными вездеходами показатели проходимости роторно-винтовых машин (далее «РВМ») на слабонесущих грунтах крайне высоки; перед аппаратами на воздушной подушке роторно-винтовые машины имеют ряд преимуществ, а именно, гораздо большие показатели грузоподъемности, большую удельную мощность и гораздо меньший уровень издаваемого шума, а также количества вредных выбросов в атмосферу. Экологичность роторно-винтовых движителей с точки зрения воздействия на грунт выше, чем у гусеничных движителей [4].

Единственным серьезным недостатком роторно-винтовых движителей является их неспособность к передвижению по твердым опорным основаниям, за исключением льда, в отличие от гусеничных и колесных движителей. Однако в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях - болото, ил, глубокий снег, битый лед в воде и многое другое - шнековый движитель демонстрирует существенные преимущества перед этими движителями. Проведенные в Советском Союзе в 60-е годы ХХ-ого века комплексные сравнительные испытания (рис. В.1) наглядно продемонстрировали эти достоинства.

в) г)

Рисунок В.1. Сравнительные испытания вездеходов: а) снегоболотоходы на различных движителях; б) снегоболотоход с РВД на глубоком снегу; в) преодоление крутого снежного склона; г) снегоболотоход с РВД вытягивает гусеничную машину из болота

При схожих размерах и массе роторно-винтовой снегоболотоход при движении по грязи, болотам и снегу выдавал лучшие характеристики, чем колесный, гусеничный и пневмокатковый движители, причем без ограничения глубины, чего не может больше ни один из перечисленных движителей [13]. При движении по заснеженному болоту транспортное средство с РВД даже использовалась в качестве тягача для застрявшего гусеничного снегоболотохода (рис. В.1г).

По конструктивной схеме движителя роторно-винтовые машины разделяются на двухсекционные и четырехсекционные; помимо этого, существуют машины со смешанным (комбинированным) типом движителя, когда для разгрузки роторов применяются лыжи, воздушная подушка, колесный движитель и т.д. [6], однако такой тип лежит вне сферы исследования, так как сочетает в себе плюсы и минусы всех движителей и не отражает особенности конкретно шнеков, а поэтому в данной работе рассматриваться не будет.

Изначальным «классическим» вариантом компоновки является двухроторная компоновка. Подобный вариант исполнения движителя впервые применил еще Джон Стивенс в 1804 году для своего парохода, оснащенного роторно-винтовыми движителями.

При сравнении двухсекционного и четырехсекционного типов исполнений между собой при равных условиях можно выделить следующие пункты:

1) двухсекционные транспортные средства менее критичны к смещению центра тяжести, боковой увод у них меньше;

2) при малой скорости движения 1-3 км/ч по снежному опорному основанию двухсекционные машины более управляемы;

3) при скоростях 5 км/ч и выше угол поворота двухроторных машин становится меньше, чем у четырехроторных, а управляемость - хуже. Соответственно, можно сделать вывод, что для транспортных машин с

изменяющимся центром тяжести и крайне небольшими скоростями движения

рациональнее всего применять двухсекционную компоновку; во всех остальных случаях, когда требуется выполнять технологические и прочие операции с высокими скоростями движения при сложных условиях эксплуатации, лучше всего подходит четырехсекционная компоновка с так называемым «тандемным» движителем [34], поэтому неудивительно, что, хотя наибольшее распространение в прежние годы получила двухроторная компоновка (рис. В.2), на данный момент она вытесняется четырехроторной, что можно заметить при сравнительном анализе старых и современных проектов.

а) б)

Рисунок В.2 - Машины с РВД ХХ века: а) ЗИЛ-4904; б) ЛФМ-72

В настоящий момент в связи с возросшим интересом разрабатываются новые проекты роторно-винтовых машин (РВМ) (рис. В.3) [75, 80]. В отличие от специализированных амфибий с РВД, таких как технологическая машина MudMaster фирмы Residue Solutions (рис. В.4а), не предполагающая движения по воде, или транспортное средство Riverine Utility Craft (RUC) фирмы Chrysler (рис. В.4б), скорее являющееся плавательным средством, снегоболотоходные амфибии предназначены для движения в разных средах, например, машина ЗВМ-2901 (рис. 3а) фирмы ООО «Завод Вездеходных Машин». При проектировании РВД таких амфибий геометрические характеристики шнеков должны быть подобраны таким образом, чтобы

обеспечить оптимальное сочетание эффективности при движении по суше и воде с учетом назначения и районов применения, при этом стоит отметить, что типовые опорные основания, встречающиеся в предполагаемых регионах эксплуатации, отличаются крайне большим разнообразием.

а) б)

Рисунок В.3 - Современные проекты РВМ: а) ЗВМ-2901; б) Амфибийная

роторно-винтовая платформа (АРВП)

а) б)

Рисунок В.4 - Специализированные РВМ: а) MudMaster; б) Riverine Utility Craft

В результате анализа эксплуатации роторно-винтовых снегоболотоходных машин с учетом рациональности использования были выделены следующие типовые опорные поверхности: вода, шуга, битый лед в воде, чистый лед, заснеженный лед, неглубокий и глубокий снег, болото, ил, жидкая грязь, песок, мерзлые грунты, пересеченная местность [81]. Данные виды опорных оснований встречаются в различных комбинациях, например, в

арктических регионах, в регионах Крайнего Севера, в регионах Урала и Сибири, в некоторых дальневосточных регионах и во многих других.

Стоит отметить, что не все перечисленные опорные основания перманентно присутствуют в типовых регионах эксплуатации; многие из них имеют сезонный характер. Поэтому было решено классифицировать выявленные опорные основания с учетом сезонности эксплуатации. Предлагаемый способ разделения представлен на рисунке В. 5.

Рисунок В.5 - Классификация типовых опорных оснований [81]

Необходимо отдельно подчеркнуть, что предлагаемая схема классификации достаточно условна в сезонности; разумеется, есть несколько типов опорных оснований, которые встречаются в разные времена года практически в неизменном виде. Такие опорные основания были отнесены к какому-либо сезону, исходя из логических соображений и некоторых условных взаимосвязей этих оснований с другими. В других сезонах вышеуказанные опорные основания не отмечались, хотя и могут в них присутствовать.

Согласно результатам общего анализа исследованности поведения роторно-винтовых снегоболотоходных машин на различных основаниях, сухопутные свойства РВД достаточно хорошо изучены, в особенности на таких основаниях, как неглубокий и глубокий снег и лед. Существенный вклад в разработку эффективных конструкций амфибий с РВД и теорию взаимодействия шнека с опорной поверхностью внесли советские исследователи. В ОГК СТ ЗИЛ (Отдел главного конструктора специальной техники ЗИЛ) под руководством В.А. Грачева был разработан и испытан целый ряд удачных конструкций машин с РВД. В ОКБ РАЛСНЕМГ (Опытное конструкторское бюро разработки льда, снега и мерзлого грунта) и ОНИЛ ВМ (Отраслевая научно-исследовательская лаборатория вездеходных машин) при Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева во второй половине XX века было проведено значительное количество научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по исследованию транспортных средств с роторно-винтовым движителем при эксплуатации по грунтам и особенно - по снегу. Огромное значение в этой сфере имеют труды А.Ф. Николаева, С.В. Рукавишникова, Куляшова А.П., Вологдина В.И., Колотилина В.Е., Шапкина В.А., Аникина А.А., Куклиной И.Г. и многих других. На сегодняшний день прямым продолжателем данных работ является НИЛ ТМиТТК (Научно-исследовательская лаборатория транспортных машин и транспортно-технологических комплексов) при НГТУ им. Р.Е. Алексеева.

В то же время водоходные свойства роторно-винтовых движителей -например, на воде, шуге, на битом льду в воде - на данный момент мало изучены. Исследования водоходных свойств зачастую ограничивались замером тяги на швартовах и максимальной достижимой скорости на плаву в режиме полной мощности. В настоящее время фактически отсутствуют методики расчета движения РВД в воде, нацеленные на получение оптимальных водоходных качеств. Все эти работы исследуют либо конкретные модели, либо, напротив, описывают общие аналитические решения, чего недостаточно для разработки методики расчета и оптимизации водоходных параметров РВД.

Таким образом, можно сделать выводы, что, во-первых, в настоящее время существует достаточно сильная потребность в роторно-винтовых снегоболотоходах, во-вторых, разнообразие опорных оснований в предполагаемых районах эксплуатации и чередование переходов вода-суша и суша-вода выявляют необходимость рационального сочетания водоходных и сухопутных качеств движителей и, в-третьих, на данный момент отсутствует полноценная методика расчета рациональных параметров роторно-винтовых движителей снегоболотоходных машин в связи с отсутствием методик определения рациональных параметров движителей с точки зрения движения по воде.

Цель работы. Разработка методики расчета параметров движителей снегоболотоходных роторно-винтовых машин, обеспечивающих наилучшую суммарную эффективность с учетом требуемого соотношения водоходных и сухопутных характеристик.

Научная новизна.

Разработана методика определения параметров движителей снегоболотоходных роторно-винтовых машин с одиночной и тандемной компоновкой шнеков, обеспечивающих наилучшую эффективность при работе на воде, а также проведен сравнительный анализ их эффективности,

отличающиеся тем, что впервые для оценки эффективности РВД использовались кривые действия.

Впервые проведен анализ взаимодействия двух тандемно расположенных шнеков полностью погруженных роторно-винтовых движителей при работе на воде.

Разработана математическая модель для расчета параметров роторно-винтового движителя при работе на воде, отличающаяся тем, что можно оценить вклад элементов шнека в общую эффективность.

Впервые проведен структурный анализ силового взаимодействия элементов полностью погруженного шнека роторно-винтового движителя с водой и распределения тяги и момента по длине одной спирали шнека.

Разработана методика определения параметров движителей снегоболотоходных роторно-винтовых машин с тандемной компоновкой шнеков, отличающаяся тем, что впервые оценивалась суммарная эффективность с учетом требуемого соотношения водоходных и сухопутных характеристик.

Объекты исследования. В качестве объектов исследования были выбраны осредненные по показателям снегоболотоходные машины с РВД, полученные по результатам представленного в работе анализа широкого спектра данной техники, а также ЗВМ-2902 производства ООО «Завод Вездеходных Машин».

Общая методика исследований. При проведении теоретических исследований использовались методы аналитической механики, численные методы решения систем нелинейных уравнений и численное трехмерное моделирование, методы численного решения уравнений гидродинамики.

Основные положения, выносимые на защиту:

Из теоретических разработок - модели полностью погруженных шнеков РВД одиночной и тандемной конструкции, позволяющие оценить вклад элементов шнека в общую эффективность.

Из научно-методических разработок - методика определения параметров движителей снегоболотоходных роторно-винтовых машин с тандемной компоновкой шнеков, обеспечивающих наилучшую эффективность с учетом требуемого соотношения водоходных и сухопутных характеристик.

Из научно-технических разработок - основанные на результатах исследований рекомендации по выбору конструкции шнеков РВД с геометрическими параметрами, наиболее рациональными для требуемого соотношения водоходных и сухопутных характеристик и заданных условий при работе на воде, снегу и льду.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

- на основе теоретических исследований получены безразмерные зависимости, характеризующие эффективность работы роторно-винтовых движителей на воде в различных режимах для одиночной и тандемной конструкции;

- разработана методика расчета параметров движителей снегоболотоходных роторно-винтовых машин, обеспечивающих наилучшую эффективность с учетом требуемого соотношения водоходных и сухопутных характеристик при движении по воде, снегу и льду.

Реализация работы. Теоретические разработки, методики расчетов, результаты экспериментальных исследований, практические рекомендации внедрены в ООО «Завод Вездеходных Машин», ООО «ТрансМаш», а также используются в учебном процессе кафедры «Строительные и дорожные машины» Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на международной научно-методической и научно-исследовательская конференции МАДИ «Научно-технический семинар по колесным и гусеничным машинам высокой прохо-

димости им. А.П. Степанова» (Москва, МАДИ, 2020, 2022, 2025), 20th International Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems ISTVS 2021 (2021), 8-th International Conference on Vehicle Technology and Intelligent Transport Systems (VEHITS-2022) (2022), на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (Нижний Новгород, НГТУ, 2022, 2024, 2025), на IV Байкальской международной научной конференции «Снежный покров, атмосферные осадки, аэрозоли» (Иркутск, ИРНИТУ, 2022), 11-th Asia-Pacific Regional Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems ISTVS 2022 (2022), 15-th International Conference «Intelligent Systems» (INTELS'22) (2022), 9-th International Conference on Vehicle Technology and Intelligent Transport Systems (VEHITS-2023) (2023), VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием ПОЛЯРНАЯ МЕХАНИКА (Нижний Новгород, НГТУ, 2023), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием КОРАБЕЛЬНАЯ ЛЕДОТЕХНИКА: актуальные вопросы освоения Арктики (Нижний Новгород, НГТУ, 2025).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 научно-технических публикаций, в том числе 3 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 5 статей в журналах, входящих в международные базы, получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, 3 приложений, изложена на 333 страницах текста, содержит 147 рисунков, 13 таблиц, 245 формул и список использованных источников, включающий 11 5 наименований.

Квалификационная формула. Диссертация является самостоятельной завершенной научной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены новые научно обоснованные технические решения, позволяющие определять рациональные параметры движителей снегоболотоходных роторно-винтовых машин, в том числе с тандемной компоновкой шнеков, при работе на воде в полностью погруженном

состоянии, а также выбирать рациональные параметры тандемных движителей РВМ для обеспечения суммарной эффективности при эксплуатации на воде, снегу и льду с учетом требуемого соотношения водоходных и сухопутных характеристик, имеющих важное значение как при оценке эффективности существующих шасси, так и при разработке новых конструкций снегоболотоходных машин с роторно-винтовыми движителями.

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ввиду достаточно незначительными в сравнении с другими движителями истории и распространенности, у РВД насчитывается весьма немного исследований в сравнении с теми же колесными или гусеничными движителями. Однако, если не смотреть на количество работ по изучению всех движителей, в сумме их оказывается не так уж и мало.

Ниже представлен обзор работ, представляющих тот или иной интерес при изучении тематики данной работы.

1.1 Основы теории движения роторно-винтовых машин

По вышеуказанной причине фундаментальных работ, содержащих общие методики проектирования РВД, совсем немного. В их числе одними из самых известных являются работы [1; 2; 3], в которых изложены основы теории движения машин с роторно-винтовым движителем; приведены рекомендации по их проектированию и конструктивным особенностям; обозреваются возможные способы повышения их ээфективности, проходимости и подвижности; даны рекомендации по их безопасной эксплуатации и техническому обслуживанию. Кроме того, в работе [3] приведены возможные схемы эвакуации иммобилизованных машин, а также рассмотрены методы натурных испытаний для определения параметров движения на труднопроходимых и водных участках местности.

1.2 Сравнение транспортных средств с различными движителями

Несмотря на ограниченную применяемость, в конкретных условиях эксплуатации роторно-винтовые машины могут быть незаменимы и значительно превосходят многие другие - более универсальные - движители. Работ,

демонстрирующих подобное узкоспециализированное превосходство, достаточно много, хотелось бы привести хотя бы пару из них.

К примеру, в работе [4] сравниваются транспортные средства (далее «ТС») с колесными, гусеничными, роторно-винтовыми движителями и движителями на воздушной подушке. Целью работы является выявление ключевых параметров ТС с различными движителями для обоснования выбора той или иной ходовой системы вездеходных автомобилей для эффективного передвижения по северным регионам России. Помимо этого, приводятся преимущества ТС с РВД перед ТС с воздушной подушкой, что является интересной иллюстрацией к обоснованию преимуществ РВД в довольно давнем «соперничестве» этих двух движителей. Примеры графических иллюстраций, приведенных в работе, представлены на рисунках 1.1 и 1.2.

Рисунок 1.1 - Результаты движения ТС с различными движителями [4]

Зависимости удельной мощности ТС от грузоподъёмности:

1 — колёсные ТС;

2 — гусеничные ТС; 3 — аппараты на воздушной подушке; 4 — РВД

подьёмности: 1 — колёсные ТС; 2 — гусеничные ТС; 3 —АВП; 4 — РВД 1и зи чи "и ° ,р'т

Рисунок 1.2 - Сравнение параметров ТС с различными движителями [4]

В работе [5] также сравниваются два типа движителей - только на этот раз планетарно-катковый (ПКаД) и РВД - с точки зрения проходимости ТС с этими движителями по слабонесущим опорным основаниям типа переувлаженных грунтов и глубокого снега. В результате авторы приходят к выводу, что коэффициенты сопротивления движению по таким поверхностям у ТС с обоими типами движителей имеют примерно одинаковые значения, так как РВД выигрывает за счет малого коффициента трения металла о снег, а ПКаД - за счет того, что на точечное образование «колеи» - отпечатков от катков - тратится гораздо меньше усилий, чем на образование глубокой непрерывной колеи РВД.

А вот учебное пособие [6] является одним из редких фундаментальных исследований, затрагивающих вопросы эксплуатационных характеристик РВД. В работе рассматриваются вопросы проектирования различных движителей транспортно-технологических машин, в том числе роторно-винтовых движителей, с учетом критериев оценки функциональной применимости по системе, разработанной авторами, и показателей экологичности движительных установок. Приведен анализ существующих и новых перспективных движителей. Рассматривается взаимодействие движителей с почвенно-растительным покровом с точки зрения экологии. Приведена сравнительная технико-экономическая оценка различных типов движителей, даны рекомендации по выбору движительных систем для тех или иных конкретных задач.

1.3 Применение роторно-винтовых машин в отдельных сферах

Помимо исследований конструкции РВД и их эксплуатационных характеристик, которые буду рассматриваться ниже, хотелось бы перечислить ряд работ, затрагивающих вопрос возможности применения РВД в каких-то конкретных сферах. Их довольно много, и перечислять их здесь все нет необходимости, так как они не относятся непосредственно к теме данного исследования; однако упомянуть несколько из них стоит для того, чтобы подчеркнуть наличие потребности в роторно-винтовых машинах не только в сфере, указанной в качестве целевой в данной работе, но и в ряде других, не менее важных отраслях.

К примеру, в работе [7] рассматривается возможность применения роторно-винтовых машин в мелиоративном хозяйстве. В настоящее время существует серьезная проблема загрязнения рек, например, при сплаве леса, и в статье обсуждается возможность ее решения путем мелиорации при помощи роторно-винтовых машин, обладающих, как известно, высокой проходимостью не только по воде как таковой, но и по засоренным руслам рек и заросшим поймам водоемов.

А в работе [8], напротив, оцениваются высокие сухопутные характеристики РВД с точки зрения эффективности машины при перемещении по заснеженным опорным основаниям и возможность их эксплуатации в качестве ТТМ при геокриологических исследованиях.

Работа [9] исследует более общий вопрос: в ней представлены результаты исследования потребности в грузовых транспортных средствах для эксплуатации в условиях неровных дорог и бездорожья для решения проблемы снабжения отдаленных населенных пунктов, проведения сельскохозяйственных работ в весенний сезон плохих дорог и т.д. Проанализированы основные существующие подходы к вождению по опорным основаниям с нетвердыми покрытиями. Определены основные направления разработки универсальных транспортных средств для использования на дорогах с неровным покрытием.

1.4 Анализ и испытания существующих роторно-винтовых машин

Для качественной проработки методики расчета и конструирования эффективных роторно-винтовых машин с оптимальными параметрами РВД необходимо в первую очередь иметь представление о характеристиках уже существующих РВМ, полученных в результате их испытаний и опыта эксплуатации.

К примеру, в работе [10] приводится обзор существующих роторно-винтовых транспортно-технологических машин с первой машины и до наших дней. Даны технические характеристики вездеходов при эксплуатации на различных опорных основаниях: болото, снег, вода (рисунок 1.3). Приведены результаты испытаний таких машин.

Техническая характеристика транспортных средств высокой проходимости

Модель транспортного средства Мощность двигателя кВт/л.с. Полная масса, кг Удельная мощность, кВт/т Диаметр шнеков, мм Угол подъёма винтовой линии, град. Максимальная скорость передвижения, км/ч

болото снег вода

«Мотобоб» 16/21,7 840 19,04 400 32 - 32,4 -

«Фордзон» 16,8/22,8 5000 3,36 700 28 - 6 -

Marsh Screw 85/116 1520 55,9 660 32 16 32 12

Dorothy S 51/70 5500 9,27 1060 16 3-5 - 7

Dorothy L 147/200 19000 7,74 1600 15 2^1 - 5

ГПИ-16ВА 9,3/12,6 550 16,9 300 25 - 15 -

ГПИ-16Ш 8,8/12 500 17,6 300 42 - 24 -

ГПИ-16ВС 11,4/15,5 280 40,7 300 37°30' - 27 -

ГПИ-16Р 9,3/12,6 230 40,4 300 37°30' - 25 -

ГПИ-66 54/74 3590 15,04 600 25°30' - 18 10

ГПИ-72 84,6/115 3850 21,97 700 28 - 20 12

ГПИ-75 84,6/115 6000 14,1 700 28 - 18 -

СЛУ-119 11,4/15 1200 9,5 300 22 - 4 -

ГПИ-02 84,6/115 3600 23,5 800 37°30' - 21,2 -

ГПИ PBT-85 176/240 13000 13,5 0,8 32 - 14 -

ГПИ BM-99 147/200 8500 17,3 1100 30 - 7 -

I1IH-67 132/180 4600 28,7 800 17°40' 3,35 10,3 7,2

ШН-68 132/180 5000 26,4 800 32°30' 3,35 30,5 12,4

ЗИЛ-4904 264/360 10165 25,97 1500 34 7,3 16 10,1

ЗИЛ-4904 (ПЭУ-ЗБ) 264/360 8500 31,06 1500 34 10 10,8 9,25

ЗИЛ-2906 54/74 1802 30,0 860 39 7,1 15 12,2

ЗИЛ-29061 113/154 2250 50,2 900 35 12 25 14,9

ЗИЛ-29061М 162/220 2400 67,5 900 35 7,8 32 15,7

Рисунок 1.3 - Технические характеристики различных РВМ [10]

В работе [11] рассматривается методика рационального выбора типа транспортного средства. Так же, как и в предыдущей работе, в статье приведен обзор существующих транспортных средств с роторно-винтовыми движителями различного назначения, начиная с первых машин с РВД и заканчивая

современными. Приведен анализ технических характеристик шнековых транспортных средств высокой проходимости, рассмотрены специфика и особенности эксплуатационных свойств РВД, а также их основные геометрические характеристики. Приведены зависимости, полученные в результате анализа данных, собранных по транспортным средствам с роторно-винтовыми движителями.

Работа [12], несмотря на небольшой объем и давность издания, является крайне полезной при проектировании РВД. В ней описываются конструкции существующих отечественных и зарубежных роторно-винтовых машин, приведены результаты некоторых испытаний, а также выделены особенности эксплуатации роторно-винтовых движителей на таких опорных основаниях, как грунт и вода. Но самое главное, в книге обосновывается выбор основных конструктивных параметров роторно-винтового движителя, даются рекомендации по его проектированию и освещается перспектива его развития и совершенствования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Карасева Светлана Алексеевна, 2025 год

Список использованных источников

1. Донато И.О. Роторно-винтовые машины. Основы теории движения / И.О. Донато, В.А. Жук, Б.В. Кузнецов [и др.]. - Нижний Новгород, 2000. - 451 с., ил., табл.

2. Вездеходные транспортно-технологические машины : основы теории движения / В.В. Беляков, И.А. Бескин, В.С. Козлов [и др.]. - Нижний Новгород : Талам, 2004. - 960 с. - ISBN 5-93496-036-9. - EDN QNRFIZ.

3. Донато И.О. Плавающие машины. Конструкция и эксплуатация / И.О. Донато, А.П. Куляшов, В.А. Шапкин, Ю.В. Щербаков. - Нижний Новгород, НПК, 2010. - 390 с., ил., табл.

4. Котляренко В.И. Анализ различных показателей транспортных средств для организации всесезонных транспортных перевозок в условиях Севера / В.И. Котляренко, Л.В. Барахтанов // Исследования, конструкции, технологии. - 2015. -№ 6 (95). - с. 64-67.

5. Казаков С.Е. Сравнительный анализ планетарно-каткового движителя и роторно-винтового движителя / С.Е. Казаков, А.А. Вахонин, В.А. Шапкин, А.В. Согин // Современные наукоемкие технологии. - 2016. - № 2-1. - С. 19-22. - EDN VMGLGD.

6. Куляшов А.П. Экологичность движителей транспортно-технологических машин / А.П. Куляшов, В.Е. Колотилин. - М.: Машиностроение, 1993. - 288 с.: ил.

7. Концепция применения роторно-винтового движителя в конструкции мелиоративной машины для очистки рек / Р.А. Дорофеев, М.С. Крашенинников, А.А. Кошурина, В.Е. Обрезкова // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2014. - № 4(106). - С. 319-325. - EDN TFSLXN.

8. Куклина И.Г. Исследование возможностей геокриологической разведки для строительства с использованием специальных транспортно-технологических машин / И.Г. Куклина // Приволжский научный журнал. - 2021. - № 4(60). - С. 6373. - EDN FJTCMS.

9. Development of vehicles to be operated on rough roads and in off-road conditions. V.V. Tsvetkov and V.L. Rusopov. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 632 (2019).

10. Данилов Р.Г. Развитие конструкции роторно-винтовых движителей для транспортных и технологических машин / Р.Г. Данилов // Строительные и дорожные машины. - 2015. - №1. - с. 53-58.

11. Колотилин В.Е. Статистическая модель выбора геометрических параметров, массово-инерционных и мощностных характеристик транспортно-технологических машин на роторно-винтовых движителях / В.Е. Колотилин, А.В. Михеев, П.О. Береснев [и др.] // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2015. - № 3 (110). - с. 156-208.

12. Николаев А.Ф. Роторно-винтовые амфибии / А.Ф. Николаев, А.П. Куляшов ; Горьк. политехн. ин-т им. А.А. Жданова. — Горький : Волго-Вят. кн. изд-во, 1973. — 47 с. : ил. : 20 см.

13. Данилов Р.Г. и др. Преодоление бездорожья: разработки СКБ ЗИЛ. Под ред. В.П. Соловьева. - Смоленск: Свиток, 2011. - 220 с.

14. Knight, S.J., Rush, E.S., Stinson, B.G.: Trafficability Tests with the Marsh Screw Amphibian on Coarse-Grained and Fine-Grained Soils. US Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg (1964)

15. Rush, E.S., et al.: Evaluation of the Marsh Screw Amphibian (MSA). Technical report A-77-1: Evaluation of herbicide application platforms for use in aquatic plant control, Report 1 (1977)

16. Kress, R.F.: Design Manual for Buoyant Screw Propulsion. Chrysler Corporation Defense Operations Division, Detroit (1965)

17. Model tests of buoyant screw rotor configurations. Howard Dugoff and I. Robert Ehrlich. Journal of Terramechanics, 1967, Vol. 4, No. 3, pp. 9 to 22.

18. Schreiner B.G., Smith R.P., Green C.E. Performance of Riverine Utility Craft (RUC) in riverine environments. Technical report M-70-5. 1970, 105 p.

19. Кошурина А.А. Вектор развития современного вездеходного транспорта для Арктики / А.А. Кошурина // Арктика: история и современность; Труды

Второй международной научной конференции. - Санкт-Петербург: ООО "Медиапапир", 2017. - с. 210-217.

20. Кошурина А.А. Поисково-спасательный робот для работы в шахтах / А.А. Кошурина, В.Е. Гай, Р.А. Дорофеев [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. - 2017. - № 4 (17). - с. 57-61.

21. Крашенинников М.С. Универсальное коллективное спасательное средство с роторно-винтовым движителем / М.С. Крашенинников, А.А. Кошурина, А.В. Шмелев // Актуальные вопросы машиноведения. - 2013. - № 2. -с. 77-80.

22. Лопота А.В. Концепуальные вопросы разработки роботизированных систем для поиска и спасания людей, терпящих бедствие, в условиях Арктики / А.В. Лопота, П.К. Шубин // Робототехника и техническая кибернетика. - 2018. - № 1 (18). - с. 3-9.

23. Yan Kai et. al. CSUB: Design and Modeling of an Autonomous Screw-Driven Amphibious Vehicle / Yan Kai, Pengfei Xub, Hailong Lin, Chengrui Sun, Min Zhao and Guangqian Du. Journal of Ocean Engineering and Science. 2025, ISSN 2468-0133.

24. Kenji Nagaoka, Takashi Kubota. Modeling and analysis on exploration rover with screw drive mechanism over loose soil. Proceedings of the 10th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space, pp. 162-169, 2010.

25. Kenji Nagaoka, Takashi Kubota. Maneuverability of mobile robot driven by archimedean screw units on sand. Proceedings of the Joint 9th Asia-Pacific ISTVS Conference, and Annual Meeting of Japanese Society for Terramechanics, #086-0042, 2010.

26. Regolith Excavation Performance of a Screw-Propelled Vehicle. Marko Green, Teresa McBryan, Darwin Mick, David Nelson, and Hamid Marvi. Advanced Intelligent Systems, 2021, 10 p.

27. D. Osinski and K. Szykiedans. Small Remotely Operated Screw-Propelled Vehicle, in Progress in Automation, Robotics and Measur-ing Techniques (R.

Szewczyk, C. Zieli 'nski, and M. Kaliczy'nska, eds.),Advances in Intelligent Systems and Computing, (Cham), pp. 191-200, Springer International Publishing, 2015

28. Наумов В.Н. Моделирование прямолинейного движения транспортно-технологического средства с роторно-винтовым движителем / В.Н. Наумов, К.Ю. Машков, К.Е. Бяков // Известия высших учебных заведений. - 2013. - № 12. - с. 3135.

29. Крашенинников М.С. Математическая модель роторно-винтового движителя / М.С. Крашенинников // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». -Том 8. - 2016. - №4. http://naukovedenie.ru/PDF/50TVN416.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.

30. Крашенинников М.С. Разработка методики расчета и выбор параметров роторно-винтового движителя для повышения проходимости машин по снегу : специальность 05.05.03 "Колесные и гусеничные машины" : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Крашенинников Максим Сергеевич. - Нижний Новгород, 2018. - 167 с. - EDN OFCXCF.

31. Крашенинников М.С. Расчет погружения роторно-винтового движителя в снег / М.С. Крашенинников, Л.В. Барахтанов // Интернетжурнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». - Том 9. - 2017. - №5. https://naukovedenie.ru/PDF/14TVN517.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.

32. Крашенинников М.С. Влияние конструктивных параметров движителя на силу тяги роторно-винтовых машин / М.С. Крашенинников, Л.В. Барахтанов, А.А. Кошурина, Р.А. Дорофеев // Интернет-журнал Науковедение. - 2017. - Т. 9, № 4. - С. 90. - EDN ZIGGOP.

33. Крашенинников М.С. Перспективы применения новых конструктивных исполнений роторно-винтового движителя / М.С. Крашенинников, В.А. Шапкин // Авто-НН-2009 : тезисы докладов Всероссийской молодежной научно-технической конференции, Нижний Новгорол, 19-20 ноября 2009 года. - Нижний Новгорол: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2009. - С. 72-73. - EDN WEYSGZ.

34. Шапкин В.А. Конструктивные совершенствования транспортно-технологических машин с роторно-винтовым движителем / В.А. Шапкин, А.А. Кошурина, М.С. Крашенников // Какой автомобиль нужен России? : Материалы 69-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ), Омск, 17-19 марта 2010 года. - Омск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)", 2010. - С. 137-141. - EDN ROTDSJ.

35. Липин А.А. Расчет напряженно-деформированного состояния системы "шнек-грунт" с использованием пакета Ansys / А.А. Липин, В.А. Шапкин, У.Ш. Вахидов [и др.] // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. - 2016. - № 3 (71). -с. 14-15

36. Стрижак А.Д. Выбор рациональных параметров роторно-винтового движителя (РВД) транспортно-технологического средства по заболоченной местности / А.Д. Стрижак, А.А. Липин // Наука сегодня: глобальные вызовы и механизмы развития; Материалы международной научно-практической конференции: в 2 частях. Научный центр «Диспут». - Вологда: ООО «Маркер», 2017. - с. 41-42.

37. Липин А.А. Статистический прочностной расчет системы "шнек-грунт" / А.А, Липин, А.Д. Стрижак // Наука сегодня: глобальные вызовы и механизмы развития; Материалы международной научно-практической конференции: в 2 частях. Научный центр «Диспут». - Вологда: ООО «Маркер», 2017. - с. 17-19.

38. Стрижак А.Д. Исследование прямолинейного движения транспортно-технологического средства, оснащенного роторно-винтовым движителем, по заболоченной местности / А.Д. Стрижак, А.А. Липин, А.В. Вишняков // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2018. - Том 22. - № 3. - С. 55-62. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-3-55-62

39. Колесников, П.Г. Обоснование параметров роторно-винтового движителя для специальных транспортных машин / П.Г. Колесников, Г.Д.

Моисеев, А.А. Сергеев // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2019. - № 54. - С. 227-231. - EDN SKYAXQ.

40. Вахидов У.Ш. Методика выбора рациональных параметров роторно-винтового движителя, обеспечивающих минимальный уровень шума при движении по льду / У.Ш. Вахидов, И.А. Ерасов, Д.С. Мокеров, Ю.И. Молев // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2020. - № 1(128). - С. 113-121. - DOI 10.46960/1816-210X_2020_1_113. - EDN XNQWAE.

41. Case study: Regulation of noise produced by a rotary-screw propulsion unit in an all-terrain vehicle / U. Vahidov, A. Belyaev, V. Makarov [et al.] // VEHITS 2020 -Proceedings of the 6th International Conference on Vehicle Technology and Intelligent Transport Systems : 6, Virtual, Online, 02-04 мая 2020 года. - Virtual, Online, 2020. -P. 548-551. - DOI 10.5220/0009570605480551. - EDN TENBMD.

42. Comparative study of impression and cutting into ice by helical blade / U.Sh. Vakhidov, I.A. Yerasov, Yu.I. Molev, D.S. Mokerov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Nizhni Novgorod, 12-13 ноября 2020 года / Nizhny Novgorod State Technical University. Vol. 1086. - Nizhni Novgorod: Institute of Physics Publishing, 2021. - P. 012009. - DOI 10.1088/1757-899X/1086/1/012009. -EDN QBYOVG.

43. Мокеров Д.С. Концептуальный подход к определению допустимых шумовых параметров работы роторно-винтового движителя при движении по опорным поверхностям, характерным для арктического региона / Д.С. Мокеров, Ю.И. Молев, В.С. Макаров, К.Я. Лелиовский // Арктика: инновационные технологии, кадры, туризм. - 2020. - № 1(2). - С. 174-180. - EDN KRMAXE.

44. Мокеров Д.С. Методика улучшения акустических характеристик работы роторно-винтовых движителей при движении по льду / Д.С. Мокеров // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2021. - № 4 (135). - с. 100-109.

45. Мокеров Д.С. Методика улучшения акустических характеристик работы роторно-винтовых движителей при движении по льду : специальность 05.05.03 "Колесные и гусеничные машины" : диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук / Д. С. Мокеров. - Нижний Новгород, 2022. - 251 с. -EDN CAYVGD.

46. Thoesen, A., T. McBryan, and H. Marvi. 2019. Helically-driven granular mobility and gravity-variant scaling relations. RSC Adv., 9 (22): 12572-12579.

47. Шапкин В.А. Разработка статистического метода оценки колебаний роторно-винтовых машин и путей снижения их уровня при движении по заснеженным основаниям : специальность 05.05.03 "Колесные и гусеничные машины" : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Шапкин Виктор Александрович. - Горький, 1989. - 286 с. - EDN HMMXZP.

48. Шапкин В.А. Основы теории движения машин с роторно-винтовым движителем по заснеженной местности : специальность 05.05.03 "Колесные и гусеничные машины" : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Шапкин Виктор Александрович. - Нижний Новгород, 2001. -389 с. - EDN QDLGRB.

49. Шапкин В.А. Введение в динамику систем заснеженная местность -роторно-винтовая машина: монография / В.А. Шапкин [и др.]. - Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2017. - 390 с.

50. Статистическое исследование ледово-снеговых трасс движения машин с роторно-винтовым движителем / Т.В. Водопьянов, Р.С. Варданян, И.А. Ерасов, В.А. Шапкин // Развитие транспортно-технологических систем в современных условиях : материалы международной научно-практической конференции, посвященной 25-летию кафедры "Строительные и дорожные машины" Нижегородского государственного технического университета, Нижний Новгород, 02-05 декабря 1997 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 1997. - С. 299-303. - EDN TRKBEP.

51. Теоретические основы создания машин с роторно-винтовым движителем для обеспечения транспортных операций в условиях бездорожья / А.П. Куляшов, Ю.И. Молев, С.В. Доровских, В.А. Шапкин // Интерстроймех-98 : Материалы международной научно-технической конференции, Воронеж, 01 октября 1998

года. - Воронеж: Воронежская государственная архитектурно-строительная академия, 1998. - С. 49-50. - EDN RMHXQK.

52. Шапкин В.А. Исследование устойчивого движения роторно-винтовых машин по заснеженному склону / В.А. Шапкин, А.П. Куляшов, И.А. Ерасов // Будущее технической науки, Нижний Новгород, 26-27 мая 2004 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет, 2004. - С. 172-173. - EDN WGYNXL.

53. Freeberg, Jon T., A Study of Omnidirectional Quad-Screw-Drive Configurations for All-Terrain Locomotion (2010). USF Tampa Graduate Theses and Dissertations.

54. Куляшов А.П. Оценка колебаний роторно-винтовой машины с учетом параметров ее подвески и линейного контакта движителей с грунтом / А.П. Куляшов, И.Г. Куклина. - Строительные и дорожные машины. - 2011. - N 7 - С. 45-51.

55. Куклина И.Г. Исследование динамических процессов машин с линейно зависимой упруго-вязкой подвеской // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2014. № 1 (2). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/903 (дата обращения: 28.08.2025).

56. Куклина И.Г. Автоматизация исследований колебаний машины с движителями типа «шнек - ротор» / И.Г. Куклина, Д.С. Мокеров // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2021. № 3. С. 107-116. DOI: 10.46960/1816-210X_2021_3_107

57. Куклина И.Г. К расчету характеристик упруго-вязкой подвески роторно-винтовой машины на основе систем дифференциальных уравнений Лагранжа / И. Г. Куклина // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. - 2018. - № 2(61). - С. 28-40. - EDN UQBHKM.

58. Куклина И.Г. Разработка методики расчета колебаний и параметров упругой подвески транспортно-технологических роторно-винтовых машин при движении по льду : специальность 05.05.04 "Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины" : диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук / Куклина Ирина Геннадьевна. - Нижний Новгород, 2001. - 238 с. - EDN QDLPLD.

59. Бяков К.Е. Транспортное средство высокой проходимости с эласто-винтовым движителем / К.Е. Бяков, К.А. Чан, Ф.Д. Сорокин, К.Ю. Машков // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2014. - № 5(650). - С. 37-42. - EDN SCSSNP.

60. Бяков К.Е. Разработка методики расчета и выбор рациональных параметров эластомеханического роторно-винтового движителя транспортно-технологического средства : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.05.03 / Бяков К.Е.; [Место защиты: Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана]. — Москва, 2015. — 16 с.

61. Cole B.N. Inquiry into amphibious screw traction // Proceedings of the Institute of Mechanicle Engineers. 1961. - Vol. 75. - № 19.

62. Сандаков М.Ю. Оценка мореходности роторно-винтового транспортного средства на ранних стадиях проектирования / М.Ю. Сандаков, М.Л. Мухина // Транспортные системы - 2017. - № 1 (4). - с. 34-38.

63. Согин А.В. Исследование движения роторно-винтовой машины (РВМ) по воде / А.В. Согин, В.А. Шапкин // Известия вузов. Машиностроение. - 2006. №5. - с. 54-64.

64. Согин И.А. Физическое моделирование движения транспортно-технологического средства с роторно-винтовым движителем по воде / И.А. Согин, В.А. Шапкин // Проблемы транспортных и технологических комплексов : Сборник научных статей III Международной научно-технической конференции, посвященной 40-летию кафедры "Строительные и дорожные машины" НГТУ им. Р.Е. Алексеева, Нижний Новгород, 07-08 июня 2012 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2012. - С. 167-175. - EDN WKMXDT.

65. Согин И.А. Рекомендуемые конструктивные параметры машин со шнековым движителем / И.А. Согин, В.А. Шапкин // Безопасность транспортных средств в эксплуатации : сборник материалов 71-й Международной научно-

технической конференции, Нижний Новгород, 12-13 октября 2010 года. -Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2010. - С. 224-225. - EDN VJQEEF.

66. Согин И.А. Плавность хода шнековой машины / И.А. Согин, В.А. Шапкин // Безопасность транспортных средств в эксплуатации : сборник материалов 71-й Международной научно-технической конференции, Нижний Новгород, 12-13 октября 2010 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2010. - С. 226-229.

- EDN VJQECR.

67. Вахидов У.Ш. Автоматизированный подход к проектированию транспортно-технологических машин с роторно-винтовым движителем / У.Ш. Вахидов, А.В. Согин, В.А. Шапкин [и др.] // Транспортные системы. - 2016. - № 1.

- с. 17-23.

68. Modelling of vehicles with rotary-screw propulsion unit along water-flooded substructure. IOP Conf. А Strizhak, U. Vakhidov, А. Lipin, R. Dorofeev, A.V. Sogin and L.S. Mazunova. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1177 (2019)

69. Дорофеев Р.А. Прочность движителя с точки зрения выхода роторно-винтовой машины из воды на лед / Р.А. Дорофеев, А.А. Кошурина, М.С. Крашенинников // Актуальные вопросы машиноведения. - 2016. - Т. 5. - С. 160164. - EDN YRHOHZ.

70. Шапков Е.В. Основные положения расчета ходкости амфибийного средства с роторно-винтовым движителем на чистой воде / Шапков Е.В., А.В. Андрюшин, С.С. Федосеев [и др.] - Труды Крыловского государственного научного центра. 2024. Специальный выпуск 1: 119-124.

71. Зуев В.А. Использование роторно-винтового движителя для самоходной ледокольной платформы на воздушной подушке / В.А. Зуев, Н.В. Калинина, С.А. Прокофьев // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. -2019. - № 61. - С. 41-51. - EDN AJVNLI.

72. Шапков Е.В., Тряскин Н.В. Расчетное исследование особенностей работы роторно-винтового движителя, частично погруженного в воду, и анализ

его гидродинамических характеристик. Морские интеллектуальные технологии. 2025. № 2 часть 1, С. 83—90. DOI: 10.37220/MIT.2025.68.2.008

73. Карасева С.А. Особенности функционирования роторно-винтовых движителей амфибийных машин в качестве водоходных / С.А. Карасева, В.С. Макаров, Д.Ю. Малахов // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2021. № 4. С. 90-99. DOI: 10.46960/1816-210X_2021_4_90.

74. Карасева С.А. Расчет основных параметров движителя шнекороторной амфибии / С.А. Карасева. // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура: Электронный научный журнал. ISSN 2409-7217 (Online) - 2014. - № 2 (2).

75. Малахов Д.Ю. Амфибийная роторно-винтовая платформа для рейдовой разгрузки судов / Д. Ю. Малахов, С. В. Зайцев, С. А. Карасева // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). - 2021. - № 3(66). - С. 27-34. - EDN UZWWFH.

76. Karaseva S. Efficiency determinants of rotary-screw propulsion units of snow and swamp-going amphibious vehicles in afloat motion / S. Karaseva, V. Makarov, D. Malahov // Proceedings of the 20th International and 9th Americas Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems, ISTVS 2021, Virtual, Online, 27-29 сентября 2021 года. - Red Hook, NY: Curran Associates, Inc., 2021. - EDN SRBORJ.

77. Analysis of Efficiency of Full-submerged Archimedes Screws of Rotary-screw Propulsion Units of Snow and Swamp-going Amphibious Vehicles / S. Karaseva, V. Belyakov, V. Makarov, D. Malahov // Proceedings of the 8th International Conference on Vehicle Technology and Intelligent Transport Systems VEHITS 2022, Netherlands, 27-29 апреля 2022 года. Vol. 1. - Netherlands: Science and Technology Publications, Lda, 2022. - P. 438-444. - DOI 10.5220/0011096700003191. - EDN RSSEIC.

78. Karaseva, S.A. et al., 2022. Comparative analysis of hydrodynamical efficiency of full-submerged Archimedes screws of rotary-screw propulsion units of snow and swamp-going amphibious vehicles with single and tandem propulsor design / S. Karaseva, A. Papunin, V. Belyakov, V. Makarov, D. Malahov // 11-th Asia-Pacific

Regional Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems, ISTVS 2022.

79. Карасева С.А. Анализ текущего состояния исследованности вопросов движения снегоболотоходных машин с РВД по снежно-ледовым опорным поверхностям / С. А. Карасева, В. С. Макаров, Д. Ю. Малахов // Снежный покров, атмосферные осадки, аэрозоли : Материалы IV Байкальской международной научной конференции - стратегической сессии, Иркутск, 21-25 июня 2022 года. -Иркутск: ООО «Репроцентр А1», 2022. - С. 166-172. - EDN XZLNHD.

80. Амфибийная шнекороторная платформа для рейдовой разгрузки судов / Н.А. Филиппова, С.В. Зайцев, Д.Ю. Малахов, С.А. Карасева // Транспортные системы и дорожная инфраструктура Крайнего Севера : Сборник материалов III всероссийского форума, Якутск, 29 марта - 01 2022 года / Редколлегия: Д.В. Филиппов, В.Ю. Панков, Г.О. Николаева. - Якутск: Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, 2022. - С. 162-170. - EDN ZTVEZO.

81. Классификация типовых опорных поверхностей для роторно-винтовых снегоболотоходных машин / С.А. Карасева, А.В. Папунин, В.С. Макаров, Д.Ю. Малахов // Будущее технической науки : Сборник материалов XXI Всероссийской молодежной научно-технической конференции, посвященной 105-летию Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, Нижний Новгород, 27 мая 2022 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2022. - С. 153-155. - EDN FMVRRX."

82. Карасева С.А. Разработка методики расчета и выбор рациональных параметров роторно-винтовых движителей снегоболотоходных амфибийных машин / С.А. Карасева // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2022. - № 4(139). - С. 97-112. - DOI 10.46960/1816-210X_2022_4_97. - EDN LWCIIQ.

83. Анализ гидродинамики взаимодействия структурных элементов полностью погруженных шнеков тандемной конструкции роторно-винтовых снегоболотоходов с водой / С. А. Карасева, А. В. Папунин, В. В. Беляков [и др.] //

Морские интеллектуальные технологии. - 2023. - № 3-3(61). - С. 132-140. - DOI 10.37220/MIT.2023.61.3.054. - EDN EUNCPP.

84. Structural Analysis of Hydrodynamical Interaction ofFull-Submerged Archimedes Screws of Rotary-Screw Propulsion Units of Snow and Swamp-Going AmphibiousVehicles with Water Area via Methods ofComputer Simulation / S.A. Karaseva, A.V. Papunin, V.V. Belyakov [et al.] // 15th International Conference "Intelligent Systems" (INTELS'22) : Proceedings of 15th International Conference, Moscow, 14-16 декабря 2023 года. - Basel: MDPI, 2023. - DOI 10.3390/engproc2023033032. - EDN BFIMSE.

85. Comparative Structural Analysis of Hydrodynamic Interaction of Full-Submerged Tandem Archimedes Screws of Rotary-Screw Propulsion Units of Snow and Swamp-Going Amphibious Vehicles with the Water Area in Running and Mooring Modes / S. Karaseva, A. Papunin, V. Belyakov [et al.] // Proceedings of the 9th International Conference on Vehicle Technology and Intelligent Transport Systems, Prague, Czech Republic, 26-28 апреля 2023 года. - Prague, Czech Republic: SCITEPRESS - Science and Technology Publications, 2023. - P. 386-393. - DOI 10.5220/0011992300003479. - EDN FWQADE.

86. Теория взаимодействия роторно-винтового движителя со снежным покровом / С.А. Карасева, В.С. Макаров, Д.Ю. Малахов, И.В. Лепехин // Будущее технической науки : сборник материалов XXIII Всероссийской молодежной научно-технической конференции, Нижний Новгород, 31 мая 2024 года. -Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2024. - С. 277-278. - EDN JQUDGQ.

87. Методика расчета движения тандемного роторно-винтового движителя по льду / С.А. Карасева, В.С. Макаров, Д.Ю. Малахов, А.Д. Новиков // Корабельная ледотехника: актуальные вопросы освоения арктики: сборник материалов всероссийской конференции с международным участием, 28-29 мая 2025 г. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2025.

88. Методика оценки эффективности транспортной снегоболотоходной роторно-винтовой машины / С.А. Карасева, В.С. Макаров, Д.Ю. Малахов, А.Д. Новиков // Будущее технической науки : сборник материалов XXIII Всероссийской молодежной научно-технической конференции, Нижний Новгород, 29-30 мая 2025 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2025. - С. 219-220.

89. Васильев В.Ф. Водометные движители: Учебное пособие/ МАДИ (ГТУ). - М., 2006. - 45 с.

90. Степанов А.П. (д-р техн. наук) Проектирование амфибийных машин / Степанов А.П.. — Москва : Мегалион, 2007. — 421 с., [1] л. ил., табл. ил.; 27. — ISBN 978-5-98900-005-Х.

91. Кузьмин А.М. Моделирование процессов лопаточных машин с использованием средств STAR-CCM+ : учебное пособие / А.М. Кузьмин. — Санкт-Петербург : БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова, 2017. — 38 с.

92. Мазо А.Б. Вычислительная гидродинамика. Часть 1. Математические модели, сетки и сеточные схемы. Учебное пособие / А.Б. Мазо - Казань: Казан. ун-т, 2018. - 165 с.

93. Roache, Patrick J. Computational fluid dynamics / Patrick J. Roache. -Albuquerque, N.M : Hermosa Publishers, 1972. - 434 p. illus. 27 cm.

94. Басин А.М. Ходкость и управляемость судов: учеб. пособие для вузов водн. трансп. / А.М. Басин. - М.: Транспорт. - 1977. - 456 с.

95. Bernitsas M.M. et al., 1981. KT, KQ and Efficiency Curves for the Wageningen B-Series Propellers. The University of Michigan, Ann Arbor.

96. Бурмистров Е.Г. Основы технологии судостроения : учебник / Е.Г. Бурмистров. — Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. — 364 с.

97. Исследования прочности льда на центральный изгиб / В.А. Баштовая [и др.] // Международный научно-исследовательский журнал. ISSN 2227-6017 ONLINE. - 2022. - № 6 (120). - С. 6-11.

98. Степанюк И.А. Технологии испытаний и моделирования морского льда: учебное пособие / И.А. Степанюк. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2001. -77 с.

99. Сазонов К.Е. Основы физики морского льда: учебное пособие / К.Е. Сазонов, С.В. Лукьянов, О.М. Владимирова. - СПб.: РГГМУ, 2023. - 148 с.

100. Королёва О.Б. Распределение нагрузки по виткам резьбового соединения в зависимости от типа гайки и шага резьбы / О.Б. Королёва // Политехнический молодежный журнал. - 2018. - № 01. - С. 1-8. - DOI: 10.18698/2541-8009-2018-01-235

101. "Трибология. Физические основы, механика и технические приложения: Учебник для вузов / И.И. Беркович, Д.Г. Громаковский; Под ред. Д.Г. Громаковского; Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2000. 268 с."

102. "Войтковский К.Ф. Основы гляциологии / К.Ф. Войтковский. - М.: Наука, 1999. - 256 с. ISBN 5-02-003914-4."

103. Щербаков М.П. Роль метеорологических факторов в развитии снежной толщи / М.П. Щербаков// Известия Академии наук СССР. Серия географическая.-М.- 1964.- т. 2.- С. 115-119.

104. Шимановский С.В. Температурный режим снежного покрова / С.В. Шимановский // Вопросы изучения снега и использования его в народном хозяйстве.- М.- 1955.- С. 55-72.

105. Коломыц, Э.Г. Структура и режим снежной толщи Западносибирской тайги: монография / Э.Г. Коломыц.- Л.- 1971.- 174 с.

106. Санкин Ю.Н. Частотный метод оценки курсовой устойчивости автомобиля на основе его моделей в виде систем с многими степенями свободы и нелинейным взаимодействием шин с дорожным покрытием / Ю.Н. Санкин, М.В. Гурьянов; под общ. ред. Ю.Н. Санкина. - Ульяновск : УлГТУ, 2011. - 243 с.

107. К вопросу определения воздействия на курсовую устойчивость автомобиля его систем и дорожного покрытия при криволинейном движении / Н.Н. Базаркин, Р.В. Хонда, М.В. Спиридонов, А.С. Маренич // Вестник Донецкой академии автомобильного транспорта. - 2020. - № 1. - С. 34-42. - EDN OIQXYG.

108. Надежность машин и оборудования: учебное пособие/ Н.Н. Кокушин, А.А. Тихонов, С.Г. Петров, В.Е. Головко, И.В. Клюшкин; СПбГТУРП. - СПб., 2013. - 67 с.: ил. 12.

109. Яковлев К.А. Комплексный показатель оценки надежности автомобилей и агрегатов / К.А. Яковлев // Воронежский научно-технический Вестник. - 2013. - Т. 2, № 3(5). - С. 79-90. - EDN RBOKJD.

110. Будников К.О. Совершенствование технологичности и повышение надежности корпусов кораблей и судов / К.О. Будников // Морской вестник. -2024. - № S1(17). - С. 41-44. - EDN IFNVJS.

111. Мясников Ю.Н. Прогрессивные испытания кораблей и судов флота / Ю.Н. Мясников, О.В. Савченко. - Санкт-Петербург : Крыловский государственный научный центр, 2021. - 132 с. - ISBN 978-5-6042035-9-0. - EDN RTWRWA.

112. Электронный ресурс https://tinger.ru/catalog/tinger-track-2. Дата обращения 07.09.2025 г.

113. Электронный ресурс https://www.sealegs.com/shop/85m-alloy-cabin. Дата обращения 07.09.2025 г.

114. Электронный ресурс https://bur45.ru/catalog/snegobolotohody/ktm-10g/#specifications. Дата обращения 07.09.2025 г.

115. Электронный ресурс https://zvm-nn.ru/snegobolotohody/vezdekhody-s-rotorno-vintovym-dvizhitelem/transportno-tekhnologicheskaya-platforma-s-rotorno-vintovym-dvizhitelem/tp-s-rvd-zvm-2902. Дата обращения 25.09.2025 г.

Приложение 1. Акты внедрения, патент

АКТ

о внедрении результатов научно-исследовательской работы

Разработки «Центра технических средств и технологий мониторинга окружающей среды» ЩТСиТМОО федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева» (НГТУ).

а именно:

Математическая модель взаимодействия роторно-винтового движителя со льдом, отличающаяся тем, что в качестве выходного параметра принималась не тягово-скоростные. а шумовые характеристики движителя, работающего в различных условиях эксплуатации.

Методика выбора рациональных параметров роторно-винтового движителя, обеспечивающая заданный уровень шума вездеходного транспортного средства, отличающаяся применением модели определения рационапьных технико-экономических взаимосвязей между акустическим и тягово-екоростными параметрами движителя.

Результаты экспериментальных исследований шума роторно-винтового движителя, включающие определение вклада источников акустической энергии в общее зву ковое поле.

Методика расчета рациональных геометрических параметров иолу погру женного роторно-винтового движителя при работе на воде.

Результаты структурного анализа силового взаимодействия элементов шнека роторно-винтового движителя при взаимодействии с водой.

Результаты анализа взаимодействия двух тандемно расположенных роторно-винтовых движителей при работе на воде.

выполненные в рамках федеральной целевой программы «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014 - 2020 годы» по теме «Создание экспериментального образца амфибийною автономного транспортно-технологического комплекса с интеллектуальной системой \ правления и навигации для кру глогодичного проведения разведочно-буровых работ на арктическом шельфе» .Va 14.577.21.0222. а также планом проведения научно-исследовательских и опытно конструкторских работ ЦТСи'ГМОС НГТУ и «Завод Вездеходных Машин (ООО «ЗВМ»)».

и переданные Обществу с ограниченной ответственностью «Завод Вездеходных Машин (ООО «ЗВМ»)».

внедрены с 2021 года в Обществе с ограниченной ответственностью «Завод Вездеходных Машин ЮОО«ЗВМ»)».

в соответствии с планом внедрения результатов работ

Назначение внедренных разработок: использование результатов расчетно-экспериментапьных исследований и практических рекомендаций при разработке ходовых систем специальных транепортно-технологических машин с роторно-винтовым движителем.

Технический уровень разработок соответствует международным образцам амфибийных транспортно-технологическим машинам с роторно-винтовым движителем.

Вид внедрения единичное мелкосерийное производство и уникальное производство ходовых систем амфибийных транспортно-технологическим машина с роторно-винтовым движителем.

АКТ

о внедрении результатов научно-исследовательской работы

Разработки «Центра технических средств и технологий мониторинга окружающей среды» (ЦТСиТМОС) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Нижегородский государственный технический университет им. P.F.. Алексеева» (НГТУ).

а именно:

Математическая модель взаимодействия роторно-винтового движителя со льдом, отличающаяся тем, что в качестве выходного параметра принималась не тягово-скоростные, а шумовые характеристики движителя, работающего в различных условиях эксплуатации.

Методика выбора рациональных параметров роторно-винтового движителя, обеспечивающая заданный уровень шума вездеходного транспортного средства, отличающаяся применением модели определения рациональных технико-экономических взаимосвязей между акустическим и тягово-скоростными параметрами движителя.

Результаты экспериментальных исследований inwia роторно-винтового движителя, включающие определение вклада источников акустической энергии в общее звуковое поле.

Методика расчета рациональных геометрических параметров полупогруженного роторно-винтового движителя при работе на воде.

Результаты структурного анализа силового взаимодействия элементов шнека роторно-винтового движителя ири взаимодействии с водой.

Результаты анализа взаимодействия двух тандемно расположенных роторно-винтовых движителей при работе на воде.

выполненные в рамках федеральной целевой программы «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014 - 2020 годы» по теме «Создание экспериментального образца амфибийного автономного транспортно-технологического комплекса с интеллектуальной системой управления и навигации для круглогодичного проведения разведочно-буровых работ на арктическом шельфе» № 14.577.21.0222. а также планом проведения научно-исследовательских и опытно конструкторских работ ЦТСиТМОС НГТУ и ООО «ТрансМаш».

и переданные Обществу с ограниченной ответственностью «Завод Транспортных Машин» (ООО «ТрансМаш»),

внедрены с 2021 года в Обществе с ограниченной ответственностью «Завод Транспортных Машин» (000 «ТрансМаш»).

в соответствии с планом внедрения результатов работ Назначение внедренных разработок:

использование результатов расчетно-экспериментальных исследований и практических рекомендаций при разработке ходовых систем специальных транспортно-технологических машин с ро горно-винтовым движителем.

Технический уровень разработок соответствует международным образцам амфибийных транспортно-технологическим машинам с роторно-винтовым движителем.

Вид внедрения единичное мелкосерийное производство и уникальное производство ходовых систем амфибийных транспортно-технологическим машина с рогорно-винтовым движителем.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ

Организационно-технические преимущества заключаются в разработке практических рекомендаций по повышению эффективности при работе на специальной транспортно-технологической машине с роторно-винтовым движителем.

Социальный эффект достигается за счет:

Развития транспортных сообщений в труднодоступных районах

Минимальное негативное воздействие на окружающую среду, дает возможность увеличения времени эксплуатации вездеходных машин с РВД.

Возможность осу ществлять спасательные операции в самых су ровых условиях окру жающей среды. Экономический эффект от внедрения разработок достигнут за счет:

Повышения эффективности деятельности предприятий энергетического комплекса, нефтегазовой и строительной отрасли за счет расширения возможностей при выполнении транспортно-технологических операций, в районах Дальнего Севера.

При этом подучен фактический экономический эффекте момента внедрения не подсчитывался

от Заказчика

Генеральный директор ООО «ТрансМаш»

C.F. Манянин

Исполнители

В.В. Беляков

B.C. Макаров 7J.C. Мокеров

C.А. Карасева

АКТ

о внедрении результатов научно-исследовательской работы

Разработки:

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е Алексеева» (НГТУ)___

(название вуза)

а именно:

1 Стенд для проведения экспериментальных исследований физико-механических свойств грунтовых поверхностей.___

2 Методика обработки экспериментальных данных.__

3 Математические модели преодоления пороговых препятствий транспортно-технологическими машинами с разными типами движителем._

4 Методика расчета рациональных геометрических параметров полупогруженного роторно-винтового движителя при работе на воде.___

5 Результаты структурного анализа силового взаимодействия элементов шнека роторно-винтового движителя при взаимодействии с водой._

6 Результаты анализа взаимодействия двух тандемно расположенных роторно-винтовых движителей при работе на воде.___

(полное наименование разрвГхтж или перечня разработок)

выполненные по договору № 075-15-2022-736 МК-336.2022.4/1 от 12 мая 2022 г. по теме «Совершенствование методов расчета взаимодействия транспортно-технологических машин с разрушаемыми барьерными препятствиями».__

(хоздоговору, госбюджету, внутриминистерском. внутриведомственному закатам, договору ка передачу научных достижений, наименование темы) номер и индекс темы, дата начала и окончания, объем затри НИР, № госретистрации

и переданные_на кафедру «Строительные и дорожные машины» НГТУ-

название организации (предприятия) - заказчика

внедрены с ноября месяца 2023 года на (в) учебном процессе_

организация (предприятия), где внедрены разработки

в составе курсов «Рабочие органы специализированных транспортно-технологическнх машин», «САПР наземных транспортно-технологических машин», «Машины для земляных работ. Теория и Расчет». «Основы научных исследований»___

(указан наименование объекта илн системы, в составе которых нашли практическое применение разработки Вов, тин в качестве самхтошелъного объекта!

в соответствии с планом учебных и научно-исследовательских работ НГТУ__

(документы на основании которых проводилось внедрение разработок вуза, по какому титану проводились работы)

Назначение внедренных разработок использование в лекционных курсах, практических

(раскрыть конкретные рабочие функции внедренных разработок)

и лабораторных занятиях со студентами.___

Технический уровень разработок усовершенствование ранее созданной методики

^ГКТУАЛ^

Срок действия исключительного права

шу .

документ подписан электронной подписью

Сертификат 429Ь6а0(е3853164ЬаГ96Г83Ь73Ь4аа7 Владелец Зубов Юрий Сергеевич

Действителен с 10.05.2023 по 02 08.2024

на изобретение

№ 2803514

Амфибийная роторно-винтовая платформа

Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное

ооразовательноеучреждение высшего образования

Нижегородский государственный технический

университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) (Я11)

Авторы Малахов Дмитрии Юрьевич (Яи), Карасева Светлана

Алексеевна (ки), Макаров Владимир Сергеевич (Яи), Беляков

Владимир Викторович (1111), Колотилин Владимир

Евгеньевич (Яи), Папунин Алексей Валерьевич (Я11), Беляев

Александр Михайлович (Я1/)

Заявка №2023114672

Приоритет изобретения 05 июня 2023 г.

Дата государственной регистрации

в Государственном реестре изобретений

Российской Федерации 14 сентяоря 2023 г

на изобретение истекает 05 июня 2043 г.

Руководитель Федеральной служоы

по интеллектуальной сооственности

Ю Г. Зубов

роотшёкожаж ФВДИРАЩШШ

Приложение 2. Расчеты движения по льду и снегу Приложение 2.^. Расчет типа ^

Расчет движения РВД по льду с изменяемой частотой вращения с углом наклона винтовой линии 24 градуса

Параметры шнека

м, длина базового цилиндра м, общая длина шнека м, высота лопасти м, диаметр базового цилиндра м, внешний диаметр шнека

L = 2.450 L0 = 3.19 hbl = 0.1 d = 0.6

D = d + 2 • hbl = 0.8 d

r

cyl_l:

2 D

0.3

rshn_1 = "2=0.4

вп=30«

Y =12«

ф = 24«

п

180 п

180 п

180

0.524

0.209

0.419

t = 3 m = 2 c = 2

n1 9 = 200,250..600

Параметры погружения

К

I,

hmax = hbl = 0.1

( (rshn_1 hmax )

acos

rshn_l

£ = 0,0.01.. Zmax

hi_var_l (£) = rshn_l« (1 - cos (£))

Параметры льда

f =0.015 HP1 = 1.3«106

Площади

S1 (£) ='DT" (2 • п • £ - sin (£)«cos (£))

м, радиус базового цилиндра

м, внешний радиус шнека

рад, угол подъема носка шнека

рад, угол при вершине сечения винтовой лопасти

рад, угол наклона винтовой лопасти

шт., количество заходов

шт, количество шнеков

параметр конструкции шнеков

об/мин, диапазон значений частоты вращения

м, максимальная глубина погружения = 0.723 рад, максимальный угол погружения

рад, диапазон значений угла погружения м, глубина погружения

коэффициент трения по льду Па, прочность льда

S2 (£) = 4« tanl—Y

cos (ф)

п

• rshn_1« (rshn_1 - hi_var_1 (£)) « (ln |(tan (—£ + 4

S4 (£) = (hi_Var_1 (£))2 *tan|——

l1 hi_varA£)"

rshn_1

• tan(£)

zl —

L • t

10.318

z —10

2 • D • tan^)

n1 — 200 n2 — 250 n3 — 300 n4 — 350 n5 — 400

n6 — 450 n7 — 500 n8 — 550 ng — 600

Gl (í) — S (£)• Hpi

•H •z

i - 1

Fsup1 — ^ HP1 •I —l Fsup1 = 3.386^106

1 \3

Fup1 (í) — c • Fsup1 • S3 (£) D - hi_var_1 (£)

■p (í) —

Mtyag1 (£) — Fup1 (£) • sin (ф) • rp (£) •m

MSopr1 (í) — m • rp (í)^i(Gl (£)• f) + iFupl (£)• f) + (c • t • S4 (£)• Hpl))

Npotr1 (í Npotr2 (í Npotr3 (í Npotr4 (í Npotr5 (í Npotr6 (í Npotr7 (í Npotr8 (í Npotr9 (í

Msoprl (í)^ Ui • 2 ■

п

60000

Msopr1 (í) • U2 •2 • п

6 00 00

Msopr1 (í) • U3 •2 • п

6 00 00

Msopr1 (í) • U4 •2 • п

6 00 00

Msopr1 (í) • U5 •2 • п

6 00 00

Msopr1 (í) • U6 •2 • п

6 00 00

Msopr1 (í) • U7 •2 • п

6 00 00

Msopr1 (í) • U8 •2 • п

6 00 00

Msopr1 U)- U9 •2 • п

60000

Nreal1 (í Nreal2 (í Nreal3 (í Nreal4 (í Nreal5 (í Nreal6 ( í Nreal7 (í Nreal8 (í Nreal9 (í

Mtyagl (^ Ul • 2 ■

п

60000

Mtyag1 (í) • и2 ^ п 6 00 00

Mtyagl (í) • U3 • 2 • п 6 00 00

Mtyag1 (í) • и4 ^ п 6 00 00

Mtyag1 (í) • и5 ^ п 6 00 00

Mtyag1 (í) • и6 -2- п 6 00 00

Mtyag1 (í) • и7 ^ п 6 00 00

Mtyag1 (í) • и8 ^ п 6 00 00

Mtyag1 (í) • и9 ^ п 6 00 00

KPDl (í

kpd2 (í

KPD3 (í KPD4 (í KPD. (í KPD, (í KPD7 (í

kpd8 (í

KPDg (í

Npotrl (í

Nreal1 (í

Npotr2 (í Nreal2 (í

Npotr3 (í Nreal3 (í

Npotr4 (í Nreal4 (í

Npotr5 (í Nreal5 (í

Npotr6 ( í Nreal6 ( í

Npotr7 (í Nreal7 (í

Npotr8 (í Nreal8 (í

Npotr9 (í Nreal9 (í

З.85 ■ lOa-

З.5 ■ lOa-

З.15 ■ lOa-

2.8 ■ lOa-

2.45 ■ lOa-

2.l ■ lOa-

l.75 ■ lOa-

l.4 ■lOa-

l.O5 ■lOa-

700-

З50-

O

O.Ol 0.02 0.0З 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

hi_var_1 (í)

Npotrl

Npotr2

potr3 ( £

Npotr4

* potr5 ' Npotr6 ( £

Npotr7

N

potr8

Npotr9

O.Ol 0.02 0.0З 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

Nreal1

hi_var_1 (í)

Nreal2 Nreal3 Nreal4 Nreal5 Nreal6 Nreal7 Nreal8 Nreal9

O

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

\_var_1 (í)

KPDl (í

KPD2 (í KPD3 (í KPD4 (í KPD. (í KPD6 (í KPD7 (í

kpd8 (í

KPDg (í

0

Движение вбок

МЬуад1_1 (£) := Рпр1 (е) ' сой (ф) ' гр (е) ' т

Меорг.1 (е)==т - Гр (£)-((С1 (е)- /) + (^Ир1 (е)- /) + (с • t • ^ (е)- ЯР1))

Нрогг!(е

^рогг2 (е NроЬгЗ (е NроЬг4 (е ^ро1Г5 (е ^роЬгб (е

Мро&7 (е Нро&8 (е

^РО1Г9 (е

Морг! (^ П1 -2.

п

60000

Мворг1 (£) • п2 -2 - П

6 00 00