Инновация на канате
Уникальный транспортный беспилотник разработали ученые ТОГУ
Модель оригинальной модульной канатной системы для транспортировки грузов для труднодоступных территорий была создана в июне 2024 года на базе Тихоокеанского государственного университета (ТОГУ).
Фото: Предоставлено Александром Абузовым
Фото: Предоставлено Александром Абузовым
Апробированные модели и макеты прототипа нового устройства подтвердили возможность использования изобретения для выполнения транспортно-грузовых операций в сложных природных и техногенных условиях. По словам разработчиков, созданный ими механизм транспортной каретки не имеет мировых аналогов, так как имеет сборно-разборную мобильную конструкцию, включающую сменные модули, и управляется дистанционно.
Модель была спроектирована на базе вузовского центра промышленного дизайна по поручению автора идеи — директора Политехнического института (Политех) ТОГУ, доктора технических наук, доцента Александра Абузова. Предметом его научной работы является поиск инженерных решений для экологичной транспортировки грузов в лесной промышленности, в частности для организации вывоза древесины с лесозаготовительных участков, расположенных на сопках, склонах в глухой тайге. Созданием макетов и моделей устройства занимались студент второго курса Политеха ТОГУ Леонид Валейко, магистрант первого курса Политеха Леонид Козырев и лаборант центра промышленного дизайна ТОГУ Иван Паньшин.
Официальное название устройства — «Канатный беспилотный транспортно-грузовой механизм модульного типа». Основной принцип работы устройства традиционный: при помощи транспортной каретки груз перемещается по тросу, натянутому между двумя и более мачтами-опорами. Напомним, технология канатного грузового и пассажирского транспорта используется в России и в мировой практике уже более полутора веков, а период активного его развития и применения пришелся на вторую половину ХХ века. Только на территории СССР в 1960 году работало 190 грузовых канатных дорог общей протяженностью около 600 км. По ним перемещали руды и уголь, продукцию химических, металлургических и сельскохозяйственных предприятий, общий объем перевозок достигал 116 млн тонн в год. Сегодня в России есть лишь две действующие грузовые подвесные канатные дороги — в Челябинской области и в Республике Башкортостан.
Существующие конструкторские решения и многолетний опыт эксплуатации канатных дорог были переосмыслены учеными ТОГУ для создания нового типа мобильной системы, которая в отличие от стационарных дорог может быть оперативно доставлена в любую точку и развернута в практически любых условиях, включая водную поверхность. В том числе роль мачты-опоры для новой системы может выполнять пневматическая надувная конструкция, а в условиях ЧС устройство может быть развернуто и подготовлено к использованию в считаные минуты.
Еще одна уникальная особенность механизма — в наборе сменных модулей, комплектация которых позволит перемещать грузы на расстояние до 5 км. Такая транспортировка может быть одинаково эффективна в тайге, в горах и в городской среде. Модульная система позволяет подбирать необходимые элементы для каждого конкретного участка рельефа, например, на сухопутных маршрутах переброска груза может обеспечиваться с помощью подвесных траверсов и крюков, а часть пути через водную преграду — модулями с надувными лодками, а также дополнительными надувными мачтами оригинальной конструкции для удержания несущего каната.
Макет экспериментальной модели беспилотного транспортно-грузового механизма канатного типа. Показана возможность крепления различных технологических модулей
Фото: Предоставлено Александром Абузовым
Макет экспериментальной модели беспилотного транспортно-грузового механизма канатного типа. Показана возможность крепления различных технологических модулей
Фото: Предоставлено Александром Абузовым
Расчеты ученых ТОГУ подтверждают, что разработанную ими систему можно использовать для переброски грузов весом до 5 тонн. Вес самой каретки может варьироваться в пределах 300–600 кг в зависимости от назначения и условий использования. Движение каретки с грузом со скоростью до 3 м/с по несущему тросу будет обеспечиваться электрическим двигателем или гибридной системой, работающей и на бензине, и на электроэнергии.
Дополнительное удобство конструкции состоит в технологии радиодистанционного управления кареткой с прикрепляемыми к ней модулями. Экономические и экологические преимущества использования канатной транспортировки грузов в лесной промышленности по сравнению со строительством автодорог или использованием авиаперевозок очевидны.
«В теории наша транспортная система может помочь доставить некий груз из пункта А в пункт Б без лишней вырубки леса, например, можно натянуть канат, по которому запускается каретка с модулем для вывоза грузов из непроходимой тайги, но не вырубать для тех же целей большие площади под дороги, составы и все остальное»,— пояснил назначение устройства Иван Паньшин.
Также переброска грузов с помощью канатного модульного беспилотника может быть адаптирована для нужд Министерства обороны РФ, кроме того, мобильность и простота конструкции устройства в перспективе могут стать преимуществом для оснащения ими подразделений МЧС для обеспечения доступа к сложным участкам при разборе завалов в результате землетрясений или ликвидации последствий военных действий.
Созданный и апробированный в лаборатории автоматизации, мехатроники и мобильной робототехники ТОГУ макет модульной транспортной системы подтвердил перспективность ее дальнейшей разработки.
Фото: Предоставлено Александром Абузовым
Фото: Предоставлено Александром Абузовым
«Мы с Леонидом [Козыревым] занимались идейной концепцией, придумывали, что добавить в механизм, какая должна быть конструкция, затем приступили к 3D-печати и механической доработке уже готового макета»,— рассказал Иван Паньшин.
Хабаровские конструкторы не сомневаются, что их разработка будет востребована: ситуация, диктуемая временем, на сегодня такова, что в добывающих отраслях, например, леспроме, горном деле, степень освоения недр и ресурсов вынуждает промышленников углубляться все дальше от имеющейся транспортной инфраструктуры, все чаще производства приходится переносить на труднодоступные территории. Это дорого и долго, к тому же постоянно возникают дополнительные сложности по обеспечению безопасности производства для экологии и сотрудников. Дополнительно поиск новых простых и эффективных технологий стимулирует кратный рост ЧП и ЧС, связанных с техногенными происшествиями и военными действиями. Кроме того, в России активно развивается импортозамещение, что также увеличивает потребность в новых технологиях, которые можно было бы использовать для быстрого развертывания и безопасного использования.
«Наша модель универсальна, отличается простотой и надежностью. К тому же уже сегодня у нас в Хабаровском крае есть все мощности для создания рабочего образца такой технологии. Это комплексная задача для региона, которая может быть решена несколькими предприятиями»,— уверен директор Политеха ТОГУ Александр Абузов.
В случае масштабирования в производство стоимость мобильной канатной системы будет невысокой: согласно расчетам, средняя стоимость одного комплекта стандартной комплектации средней грузоподъемностью до 3 тонн в сегодняшних ценах составляет до 5 млн руб.
Александр Абузов сообщил, что дальнейшая работа над прототипом новой транспортной системы будет проходить на базе открываемого в ТОГУ студенческого конструкторского бюро «ПолитехПром». Специализацией этого СКБ станет создание экспериментальных образцов и прототипирование изобретений ученых ТОГУ.
В частности, разработка канатного беспилотного транспортно-грузового механизма модульного типа ведется в рамках университетского комплексного проекта «РобоМехЭко», реализуемого в плане мероприятий стратегического проекта №1 «Амур — интеграционный полюс роста научно-технологического развития Хабаровского края» — одного из ключевых проектов программы стратегического развития ТОГУ «Приоритет–2030».