Алексей Бурдин: ТЕШ – всепогодный амфибийный движитель

В настоящее время проект финансируется исключительно его авторами. Алексей (на фото) и его партнёры вложили в это дело порядка 400 тысяч рублей.

Пара огромных винтов от мясорубки способна работать как превосходный движитель. По глубокому снегу, по болоту и грязи – там, где застревают многоколёсные и гусеничные вездеходы, «мясорубочные» винты обладают колоссальной проходимостью. Вращаясь, шнеки просто ввинчиваются в поверхность почвы, да и на воде не пасуют. Это известно инженерам уже более ста лет, а петербуржец Алексей Бурдин уверен, что может вдохнуть в шнекоходы новую жизнь.

Алексею 33 года. Закончив питерский Горный институт, Бурдин несколько лет жил и работал в Ирландии, трудился в сельском хозяйстве, на стройках, в том числе оператором строительной техники. Решив поискать себя в техническом творчестве, Алексей вспомнил советскую телепрограмму «Это вы можете», однажды показавшую машину на шнеко-роторном принципе. Бурдин говорит, что тот сюжет крепко врезался в память.

Алексею не давал покоя тот факт, что шнеки становятся беспомощными на обычной дороге, а при попытке по ней проехаться повреждают покрытие. Бурдина не устраивало, что по твёрдому грунту шнекоходы ползут не быстрее, чем по раскисшему полю, в то время как колёсный транспорт тут куда проворнее. Выход из этого печального положения изобретатель увидел в трансформируемых шнеках (ТЕШ) – проект Бурдина получил название TESH-drive.

А шнек идёт, а шнек идёт, и всё вокруг чего-то ждёт…Один из первых известных шнекоходов (Screw-propelled vehicle) был изобретён в 1868 году американцем швейцарского происхождения Якобом Моратом (Jacob Morath) (рисунок вверху). В XX веке такие аппараты строили уже не только в США, но и в Европе (фотографии с сайтов formandreform.com, tsmx.cn, gsl.erdc.usace.army.mil, juzztv.com).

В «ТЕШ-драйве» шнек дополнен эластичным рукавом, уложенным во впадинах винта. Пара таких шнеков закреплена на двух половинках так называемой ломающейся рамы.

Когда резиновые камеры надуты, их края выступают за пределы «лезвий» шнеков. В таком режиме ТЕШ – это колесо. Вращаясь в одном направлении, шнеки позволяют машине катиться, причём строго по прямой, что подтверждено пусками модели. Поворот осуществляется складыванием частей рамы, либо один из ТЕШ-драйвов переводится в шнековый режим, проворачивается в ту или иную сторону, пока транспортное средство не ляжет на нужный курс.

Эта возможность описываемого движителя позволяет создать транспортные средства и на жёсткой раме. В случае с двумя складывающимися полурамами при аварийной ситуации, когда один из роторов вышел из строя, существует возможность вообще расстыковаться и дальше продолжить движение только на одном ТЕШ-драйве, при этом сохраняя возможность маневрирования.

Если камеры сдуть, они спрячутся, а шнеки ТЕШ превратятся в обычные винты, готовые резать почву. В таком режиме шнеки вращаются в противоположных направлениях, а машина ползёт в сторону, вдоль оси винтов.

По идее, аппарат можно оснастить и большим числом ТЕШ-драйвов, двумя парами винтовых роторов с односторонней навивкой. Принцип остаётся неизменным: один узел обеспечивает такому вездеходу два принципиально разных способа передвижения.

Алексей, ваше знакомство со шнекоходами – что это было? Некое озарение – о, вот это моё?

Вообще, у меня слово «шнек» зашифровано в фамилии, как «Бур». В конце концов у каждого из нас есть какая-то предопределённость в жизни, карма, если хотите… А выдумываю я с детства, в основном различную машинерию, до шнека, например, грезил подводными лодками. И вот, находясь в иммиграции, вспомнил о программе «Это вы можете» (жаль, что её больше нет) и о «мясорубке на болоте». Я пошёл путём усовершенствования существовавшего решения.

Изначально было одно представление о том, как этот движитель можно преобразовать, и на этот вариант была отправлена заявка в Роспатент, был создан сайт (он-то, кстати, и не позволил мне отказаться от изобретательства, хотя первая идея была полностью провальной). Затем, со временем, пришёл некоторый опыт, более трезвое восприятие вещей и от первоначального варианта, так называемой сегментарной лопасти, я отказался в пользу того решения, которое продвигаю в настоящее время. Главное, что идея развивается.

Об упрямом человеке говорят: ему хоть кол на голове теши. Согласитесь, есть в этой поговорке некоторый ТЕШ-драйв.

Что, по-вашему, не позволило шнеко-роторным вездеходам за всю их столетнюю историю выйти за границы единичных образцов? Отсутствие универсальности, неважная манёвренность или?..

Каждая идея должна пройти своё перерождение, вызреть, и это не только моя точка зрения. Классический вариант шнекохода имеет большие недостатки – это и огромные энергозатраты, и невысокая скорость передвижения, и, мягко говоря, неэкологичность по отношению к поверхности, по которой он перемещается. Отсюда невозможность его применения на дорогах общего пользования.

Но есть и очень сильные стороны шнеков – амфибийность, высокое сцепление с грунтом, живучесть, маневренность – перемещается в двух направлениях с места, всепогодность.

Ну а если всё это подытожить, то шнек всегда для серьёзных инженеров-конструкторов был каким-то пугалом, фриком… А те, кто брались за конструирование, имели недостаточно живое воображение.

Пожалуй, самый известный шнекоход – ЗиЛ-2906, входящий в состав поисково-спасательного комплекса «Синяя птица», предназначенного для эвакуации космонавтов из труднодоступных районов посадки. К месту работы шнекоход доставляется на борту шестиколёсного вездехода ЗиЛ-4906, и это вынужденное добавление второй машины («корабля-матки»), на поверхностный взгляд, кажется недостатком шнекохода.

Но ведь и тешеход, не важно – трубоукладчик это или экскаватор, трудно представить самостоятельно преодолевающим большие расстояния по шоссе. Ему всё равно понадобится транспортировка на борту другой машины – на прицепе, в кузове грузовика повышенной проходимости и так далее. Так мы приходим к решению, от которого вроде и собирались уйти?

Скорость перемещения транспортного средства на основе описываемой технологии, наверное, не будет превышать скорость обыкновенного трактора, километров 60 в час. А это уже позволяет самостоятельно покрывать значительные расстояния. Если ехать далеко, можно и на платформе.

А на рабочем месте такая техника на фоне шнекохода экономит топливо и, главное, не повреждает так грунт. А в некоторых случаях может оказаться единственным реально возможным техническим решением.

Американский шнекоход Armstead Snow Motor на базе трактора Fordson (1926 год) (фотографии с сайтов wikipedia.org, fountainheadauto.blogspot.com).

Межвитковый заполнитель, по вашим словам, это основной новаторский элемент и он же – ахиллесова пята конструкции. Одно дело – тонкостенная трубка на модели, другое – нечто вроде автомобильной шины с протектором, как предполагается для полноразмерного вездехода.

Тут встают вопросы складывания излишков длины при сдувании, и долговечность такого баллона вызывает большое сомнение. Не слишком ли много сложностей в обмен на возможность проехать на шнекоходе по автомобильной дороге?

Да, действительно, этот элемент – основное поле битвы конструкторской мысли. Оно и понятно, ведь такого пока никто до меня не делал. Но уровень технической задачи на порядок ниже, чем те инженерные задачи, которые в современном машиностроении с успехом решены. Например, реактивный двигатель с управляемым вектором тяги у современных истребителей. Вот где ум за разум заходил у инженеров, которые впервые подошли к его изготовлению! И всё ж таки они нашли решение. Так что это вопрос бюджета и целесообразности, то есть в итоге в дело вступает экономика.

Голландский Amphirol 1966 года, построенный Джозефом Жаном де Баккером (Joseph Jean de Bakker), и его более позднее развитие (фотографии с сайтов stevengoetzdesign.blogspot.com, visbagger.nl).

И каково это, в поисках финансирования конкурировать с колесом и гусеничным траком?

ТЕШ-драйв я позиционирую как всепогодный, полностью амфибийный движитель. Траки и колесо под это определение явно не подходят: отрежьте трак и поставьте его на воду – он утонет. Хотя были попытки учить его плавать, но безуспешно. Колесо не тонет, но и без дополнительных приспособлений не работает как водомёт.

Остаются только аппараты на воздушной подушке. Они действительно едут и посуху, и по воде, но можно ли их назвать всепогодными? Нет. При сильном ветре эти транспортные средства остаются дома, на приколе. Могут ли они перемещаться в городской черте? Тоже нет – очень слабая управляемость. Вывод один – полностью самодостаточного амфибийного движителя на сегодняшний день не существует.

В условиях подземных выработок ТЕШ может заменить аппараты на рельсах, выигрывая в подвижности

Как автор верю, что TESH-drive способен занять эту нишу в силу уникальности возможностей, которые он предоставляет. А если это так, то оправданы и расходы, связанные с его разработкой и изготовлением.

Абсолютно уверен, что проблема «складывания баллона» (перевод в шнековый режим) решаема. Конечно, предполагается процесс перевода движителя из одного режима в другой автоматизировать. Хотя не исключено, что для лёгких транспортных средств это может происходить и вручную. Как один из возможных вариантов автоматизированной схемы – баллонов на шнеке два, они секционные и их концы при сжатии с помощью специального привода смещаются к середине ротора.

Протектором может быть обычная автомобильная резина или, как альтернативный вариант, система накладок, которые при сжатии баллона будут наезжать друг на друга. При этом надо учесть, что современных материалов становится больше, а их прочность увеличивается. В общем, в ходе дальнейшей конструкторской работы этот узел будет доведён до надёжного воплощения.

Затем необходимо обратить внимание на то, что транспортное средство в шнековом режиме перемещается только по обводнённым грунтам, либо при форсировании водной преграды. В первом случае вода послужит смазкой и истирание минимально, во втором – о трении вообще не приходится говорить. На реальной машине этот узел будет продуман таким образом, чтобы оператор мог даже в полевых условиях заменить вышедший полностью из строя баллон, как колесо на автомобиле.

В конце концов возможность перемещаться ТЕШ-драйв сохраняет, даже если оба баллона пробиты. Ну и в крайнем случае, при необходимости долговременной работы ТЕШ-драйва в шнековом режиме по сыпучим грунтам, где максимальное истирание, баллоны можно и снять.

На воде шнеки демонстрируют хорошую плавучесть. Скорость движения при этом оказалась практически одинаковой как с накачанными, так и со спущенными камерами.

В качестве насоса для наполнения межвиткового баллона вы предлагаете поршень внутри самого шнека. Вы не боитесь, что такая система не только повысит вес и сложность ходовой части машины, но и добавит лишний риск, ведь любой перекос и повреждение оболочки шнека приведёт к заклиниванию поршня?

Это только принципиальная схема, показывающая, что система управлением расширением/сжатием баллонов может быть размещена внутри роторов. Это актуально для гидравлической схемы, когда в качестве рабочего вещества вместо воздуха выступает жидкость, а угловая скорость вращения роторов невелика.

По моему представлению, гидравлическая схема позволит снизить время, необходимое для перевода ТЕШ-драйва из одного рабочего режима в другой. Для пневматического варианта компрессор будет размещён на раме транспортного средства. Выпускной клапан и приводы, отвечающие за складывание баллонов, – внутри, всё управляется электроникой.

Масштабную модель тешехода приводит в движение пара электродрелей мощностью по 1200 ватт.

Ломающаяся рама неплохо отработана на различных вездеходах и тракторах. Но в вашем варианте она сгодится только для сравнительно небольших аппаратов с двумя роторами.

Четыре трансформируемых шнека и более либо вынудят создавать изощрённые конструкции для их крепления, привода и разворота при смене режима, либо такие машины вынуждены будут в амплуа шнекохода ездить боком, что не очень удобно.

Военно-транспортная машина на рисунке, конечно, выглядит впечатляюще, но трудно представить, как она сможет пробираться сквозь лес «по-крабьи». Выходит, столь впечатляющий шнековый режим для неё будет факультативным, а основным – банальный колёсный?

Военно-транспортная машина и остальные иллюстрации из этой серии в основном обращены к производителям транспортной игрушки. Да, в случае узкой дороги со слабыми грунтами в шнековом режиме можно будет перемещаться только по зигзагообразной траектории, пока транспортное средство не выедет на открытое место, либо пока грунты не станут более плотными и можно будет вновь перевестись в режим качения.

А вообще возможность использования идеи в двух абсолютно независимых индустриях – это не частое явление и говорит об изобретательском уровне, повышая шансы проекта на коммерческий успех.

Пятитонный ЗиЛ-4904 образца 1972 года мог нести нагрузку в 2,5 тонны. Дальше нескольких опытных образцов дело не пошло. Нынче останки «изделия 4904» хранятся в запаснике музея "Авторевю" (фото с сайта viermalvier.de).

Получается, что вы изобрели не шнекоход, умеющий обращаться в колёсное транспортное средство, а колёсный аппарат, способный изредка становиться шнекоходом. И всё это – ради преодоления редких участков тяжёлого бездорожья. Не проще ли нарастить число и диаметр колёс обычного многоосного вездехода?

Да, такое определение вполне справедливо. А все варианты колёсной техники уже давно созданы и без меня, все без исключения буксуют и вязнут…

Шнекоходы под маркой MudMaster («Повелитель грязи») производит по спецзаказам австралийская компания Residue Solutions. Фирма обещает построить шнекоход в соответствии со всеми требованиями заказчика и доставить машину в любую точку мира. Подробности о продукции смотрите в PDF-документах: здесь и здесь (фото Residue Solutions).

В каких областях применения преимущества ТЕШ-драйва, на ваш взгляд, явно перевесят все недостатки такой системы?

Сейчас думаю о создании амфибийного транспортёра на двух пассажиров для рыбаков и охотников, если удастся найти спонсоров. Для МЧС возможно также разработать что-нибудь более габаритное, для снятия тех же рыбаков с оторванных льдин.

Вы решили начать коммерциализацию с выпуска игрушки. Почему вы считаете, что такая игрушка будет востребована рынком? Чем именно она привлечёт покупателей, «родителей детей от 5 лет»?

Коммерциализация любой технологии – это необычайно сложная задача даже для крупных корпораций, не то что для изобретателя-одиночки. Пойдёт, не пойдёт… особо посоветоваться не с кем… Поэтому на какое-то время мне показалось, что надо зайти со стороны индустрии развлечений.

Говоря о своей игрушке-шнекоходе, вы упоминаете существующего её конкурента – Tyco Radio Control Terrain Twister.

Tyco Terrain Twister продавался в среднем по $50 и совсем без батареек, тогда как аккумуляторы для него вместе с зарядным устройством стоили $30. Такое удорожание раздражало покупателей. Их отзывы на Amazon.com восторженными не назовёшь (иллюстрация с сайта designii.com, фото RCMania.com).

Судя по всему, этот вездеход снят с продажи и производства, а из отзывов о нём рисуется невесёлая картина – дела у «твистера» были плохи. Покупатели оценивают его низко, ругают главным образом за то, что «не едет». Получается, вы намерены выйти на рынок с продуктом, аналог которого потерпел крах?

Первое, что бросилось в глаза, когда взял этого «твистера» в руки, – это дизайнерское решение самого корпуса игрушки, такие обтекаемые, стремительные формы вдоль осей роторов, антикрыло сзади. Производит впечатление такого стремительного болида… Видимо, промышленный дизайнер не вполне был знаком с особенностями шнекового движителя, такие формы кузова для такого вида движителя – это как безногому роликовые коньки! Этот спойлер ещё… Хотя 80% продаж было обеспечено непосредственно этим дизайном, что характерно для всех прочих игрушек.

Но есть у «твистера» одна конструктивная особенность, и я в своём техническом творчестве пошёл по этому же пути. Шнеки отлично катаются! Для этого создатели «твистера» дали игрушке дополнительный привод, который «складывает» оси роторов. Так при качении боком игрушка получила возможность отклоняться от прямолинейного курса. Я, так же как и инженеры Tyco R/C, «учу» шнеки прежде всего кататься и пошёл по этому пути ещё дальше. И вы уже знаете, куда завели меня эти искания…

Действительно, эта вещь больше не лежит на прилавках игрушечных магазинов. Тут как-то заходил в несколько, хотел купить для наглядного пособия, но безрезультатно.

Чем бы дитя ни ТЕШ…

Может, и взаправду шнеки детям не игрушка?

Теперь понимаю, что такую игрушку никто не купит, пока на дороге не появится подобная техника или, на худой конец, в каком-нибудь «Аватаре-2» не мелькнёт что-нибудь подобное. Ну, или в какой-нибудь раскрученной компьютерной игре.

Сейчас вернулся к доводке прототипа и вижу, что только через полноценный прототип можно донести до аудитории смысл всей идеи. И это вызовет особый интерес, если делается с прицелом на реальный сектор транспортного машиностроения.

В июне 2008 года 23-летний британский студент Марк Армстронг (Mark Armstrong) одержал победу в международном дизайнерском конкурсе, объявленном корпорацией PTC. Надо было придумать спасательный аппарат будущего, и парень представил концепт транспортного средства, движимого винтами Архимеда (Archimedes Screw Propelled Vehicle).
Компания PTC производит софт, и задачей конкурса было продемонстрировать системы автоматизированного проектирования (САПР), а не сколько-нибудь боеспособную машину. Таким образом, проект Армстронга всего-навсего пополнил всемирную коллекцию дурацких драндулетов (иллюстрация Mark Armstrong).



Баварец обогатил катание на роликах верным признаком отбойного молотка

9 ноября 2010

Роботы-автомобили впервые пересекли всю Евразию

29 октября 2010

Двухколёсный одноколёсный Uno стал трёхколёсным

27 октября 2010

Электрический моноцикл SBU наделён шуточным потенциалом

21 октября 2010

В Париже появится большая сеть проката электромобилей

20 октября 2010
  • Придумано очень хорошо — применять надувные шины, которые сдуваются
    при движении по непроходимой местности и надуваются при движении
    по ровному грунту. Эта идея может пригодиться. Наиболее практична конструкция на четырех и более колесах.
    Мне понравилось, конструктор молодец!
    ОтветитьНравится
  • Артур Маркунин  28 марта, 13:10
    Идея отличная, но у меня есть вопрос к конструктору:
    Почему не рассматривается вариант с двумя надувными контурами. Смысл такой: один контур надувных шин (уже существующий) использовать исключительно для передвижения по воде, а второй — расположенный по краям шнека, с прямонаправленной резиной — для передвижения по дорогам общего пользования.
    Может я что-то не уловил, но на мой взгляд эта схема решила бы вопрос неадекватного износа спиральной резины.
    ОтветитьНравится