![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
omega-hyperon.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruНа портале Планета Королёва периодически выкладывают крайне интересные материалы. Для истории интересующихся историей советской лунной программы большой интерес представляет Отчет по созданию лунных станций и инженерно-строительных подвижных средств. Он выложен в виде отдельных отсканированных страниц, что затрудняет работу с материалом, а потому я взял на себя труд распознать текст и превратить выложенное в единый документ в формате pdf: Отчет по созданию лунных станций и инженерно-строительных подвижных средств. Под катом же размещаю главу 2 из него, посвященную устройству лунной инженерной машины и ее характеристикам:
Глава 2. Лунная инженерная машина.
§1. Общее устройство
Для проведения целого ряда работ на поверхности Луны при создании лунных станций и баз необходим специальный силовой подвижный агрегат, способный выполнять различного рода работы с грунтом, грузоподъемные, взрывные, буровые работы и т.д.
По проекту такой агрегат, названный лунной инженерной машиной (ЛИМ), имеет четырехколесное специальное силовое шасси, на котором размещается кабина космонавта с пультом управления рис. 2, снаружи устанавливается различное оборудование, имеющее электромеханический привод от генераторов силовых мостов шасси рис. 3. Основной энергопитания ЛИМ является специальный двигатель внутреннего сгорания.
§2. Двигатель внутреннего сгорания (устройство и характеристики)
Двигатель внутреннего сгорания для условий эксплуатации в космосе требует особого подхода в конструировании. Основными трудностями при его создании, наряду с выбором компонентов горючего и окислителя, являются: изоляция его от вакуума, повышение коэффициента полезного действия и организация охлаждения.
Специальный двигатель для работы в условиях Луны представляет собой четырехцилиндровый двигатель с оппозитным расположением цилиндров, с двумя рабочими цилиндрами, в камеры сгорания которых впрыскиваются горючее и окислитель, с двумя расширительными цилиндрами, в которых продукты сгорания дополнительно расширяются, производя работу, повышая тем самым к.п.д. двигателя. Рабочие цилиндры двигателя имеют механизмы изменения объема камеры сгорания, позволяющие достигать оптимальной экономичности на различных режимах работы двигателя. Двигатель имеет систему охлаждения в виде излучающих поверхностей, отводящих тепло от теплонапряженных мест цилиндра и головки.
Компоновочный чертеж двигателя представлен на рис. 4, 5. Схема работы двигателя представлена на рис. 6.
В блоке двигателя размещены два рабочих и два расширительных цилиндра. В цилиндрах находятся поршни, связанные через шатуны с коленчатым валом, от которого и происходит отбор мощности. В головках цилиндров размещаются форсунки окислителя и горючего и установлены механизмы изменения объема камеры сгорания, состоящие из вкладыша, золотника, перемещающегося в цилиндре, соединенном с рабочим. Полости рабочих и расширительных цилиндров соединены через перепускные клапаны. На выходе из расширительных цилиндров установлены впускные клапаны. Привод к клапанам осуществляется от распределительных валов. Насосы подачи окислителя и горючего приводятся в действие от кулачков тех же распределительных валов. Шестерни распределительных валов связаны с шестерней, сидящей на коленчатом валу. На выхлопных патрубках расширителей установлены вакуумные клапаны, открывающиеся в начале работы двигателя и закрывающиеся после ее окончания для обеспечения полной герметичности двигателя.
Работа двигателя.
С помощью стартера проворачивается коленчатый вал двигателя. Во вращение приходят и распределительные валики, связанные через шестерни с коленчатым валом. От кулачков распределительных валов перемещаются плунжеры насосов, обеспечивая подачу горючего и окислителя к форсункам. В положении, когда поршни рабочих цилиндров находятся в верхней мертвой точке, происходит впрыск горючего и окислителя в камеру сгорания рабочих цилиндров. Перепускные клапаны закрыты. Горючее сгорает, и газы, расширяясь, давят на поршень, совершая работу. Когда поршни рабочих цилиндров находятся в нижней мертвой точке, открываются перепускные клапаны, и продукты сгорания перепускаются в большие расширительные цилиндры (поршни расширительных цилиндров при этом находятся в верхней мертвой точке). Газы совершают дополнительную работу расширения. Когда поршни расширительных цилиндров доходят до нижней мертвой точки, открываются выпускные клапаны, и газы удаляются в вакуум через расширительно сопло и открытый вакуумный клапан.
Для улучшения топливной характеристики двигателя на различных режимах работы введен механизм изменения объема камеры сгорания. При увеличении подачи горючего и окислителя объем камеры сгорания увеличивается при перемещении золотника за счет дополнительного подсоединения объема во вкладыше. Тяга к золотнику связана с рейкой подачи топливных насосов.
Двигатель устанавливается внутри излучателя. Излучатель представляет собой алюминиевый блок. Тепло отдается от стенок двигателя излучателю и излучается с его поверхности. Двигатель полностью герметизирован.
Диаграмма работы двигателя показана на рис. 7, 8, а характеристика системы охлаждения представлена на рис. 9.
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 9
§3. Силовой мост и шасси ЛИМа
Четырехколесное шасси ЛИМа представляет собой два силовых моста, способных поворачиваться относительно друг друга вокруг продольной и вертикальной осей. Каждый силовой мост заключает в себе двигатель и трансмиссию к ведущим колесам. В силовом мосту размещаются также емкости горючего и окислителя.
Устройство шасси см. на рис. 10.
Рис. 10
Силовой мост представлен на рис. 11.
Рис. 11
На рис. 13 показан механизм поворота.
Рис. 13
Передний и задний силовой мосты соединены между собой трубой через механизм поворота. Каждый мост имеет привод на два упругих колеса. Устройство упругого колеса см. рис. 12.
Рис. 12
Силовой мост (рис. 11) состоит из центрального и топливного отсеков. В центральном отсеке установлен специальный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, работающий на ракетных компонентах топлива, размещенного в топливных отсеках силового моста. На носке коленчатого вала установлена шестерня привода к генератору и стартер-генератору и планетарная коробка перемены передач, имеющая передний и задний ход с электромагнитным управлением.
Через дифференциал мощность раздается на две полуоси. На концах полуосей установлены узлы герметизации. Вращение с полуосей передается через шестерни зубчатым колесам, связанным со ступицами упругих колес. Упругое колесо устанавливается на оси.
Двигатель и основные узлы трансмиссии размещены в герметизированном отсеке, в котором поддерживается определенное давление, что обусловливает долговечность работы узлов и повышенную надежность (см. рис. 11).
Наличие двух силовых мостов повышает надежность агрегата; при движении по трудному участку поверхности включается двигатель второго моста, тогда все колеса становятся ведущими.
Упругие колеса обеспечивают повышенную проходимость. Учитывая небольшие скорости передвижения и наличие упругих колес, специальной подвески не предусматривается.
Механизм поворота (рис. 13) состоит из электродвигателя, на валу которого сидит коническая шестерня, находящяяся в зацеплении с другой конической шестрней, сидящей на шлицах втулки. Втулка имеет внутри винтовую нарезку и является гайкой для полого винта. Винт, кроме винтовой нарезки, имеет шлицевые пазы, на которые устанавливаются шлицевые крышки. Втулки установлены на шарикоподшипниках в корпусе, к которому крепится и электродвигатель. Сильфоны обеспечивают герметичность подвижных соединений. Винт установлен по оси рамки и жестко с ней связан. Цапфы рамки помещаются в вилках кронштейна. К кронштейну осями крепиться труба, состоящая из двух половин для удобства сборки. Труба может поворачиваться вокруг своей оси на подшипниках скольжения опорной втулки, крепящейся к заднему мосту. Это обеспечивает поворот одного моста относительно другого вокруг продольной оси. При работе механизма поворота поворот переднего моста относительно заднего происходит относительно вертикальной оси цапф вилки. Тяговое усилие воспринимается заплечиками трубы.
При вращении вала электродвигателя движение передается на винт, который перемещается вправо или влево в зависимости от направления вращения вала электродвигателя. Перемещаясь относительно корпуса, винт толкает связанную с ним раму, и труба поворачивается относительно кронштейна вокруг вертикальной оси цапф.
Шасси с такой компоновкой получается компактным, надежным и, учитывая низкий центр тяжести, устойчивым. Наличие двух ведущих осей, упругих колес, поворот по схеме ломающейся рамы и небольшое количество управляющих элементов обеспечивают хорошую проходимость и возможность дистанционного управления. Обычные «земные» условия работы узлов двигателя и трансмиссии гарантируют долговечность установки.
§4. Кабина ЛИМа
Кабина космонавта лунной инженерной машины представляет собой герметизированный, теплоизолированный отсек, устанавливаемый на один из мостов шасси. Кабина имеет люк-лаз, иллюминаторы обзора, прожекторы и телекамеры.
Внутри кабины находится пульт управления и блоки отдельных систем (жизнеобеспечения, дистанционного управления) и другое вспомогательное оборудование.
Кабина рассчитана на работу в ней одного космонавта-оператора без скафандра. При необходимости в ней могут разместиться два космонавта.
§5. Навесное оборудование
Для выполнения различных работ, связанных с созданием грунтозащиты, проведением взрывным работ, бурения, планировки местности требуется целый комплекс оборудования, включающий в себя: бульдозерный отвал, подъемный кран, бур, манипулятор и др. Примерная компоновка оборудования показана на рис. 14.
Рис. 14
Выполняемые работы с помощью навесного оборудования показаны ниже (глава 3).
Привод к навесным орудиям электромеханический, электропитание – от генераторов, установленных в силовых мостах ЛИМа.
§6. Технические характеристики и весовые параметры ЛИМа
Глава 2. Лунная инженерная машина.
§1. Общее устройство
Для проведения целого ряда работ на поверхности Луны при создании лунных станций и баз необходим специальный силовой подвижный агрегат, способный выполнять различного рода работы с грунтом, грузоподъемные, взрывные, буровые работы и т.д.
По проекту такой агрегат, названный лунной инженерной машиной (ЛИМ), имеет четырехколесное специальное силовое шасси, на котором размещается кабина космонавта с пультом управления рис. 2, снаружи устанавливается различное оборудование, имеющее электромеханический привод от генераторов силовых мостов шасси рис. 3. Основной энергопитания ЛИМ является специальный двигатель внутреннего сгорания.
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 3
§2. Двигатель внутреннего сгорания (устройство и характеристики)
Двигатель внутреннего сгорания для условий эксплуатации в космосе требует особого подхода в конструировании. Основными трудностями при его создании, наряду с выбором компонентов горючего и окислителя, являются: изоляция его от вакуума, повышение коэффициента полезного действия и организация охлаждения.
Специальный двигатель для работы в условиях Луны представляет собой четырехцилиндровый двигатель с оппозитным расположением цилиндров, с двумя рабочими цилиндрами, в камеры сгорания которых впрыскиваются горючее и окислитель, с двумя расширительными цилиндрами, в которых продукты сгорания дополнительно расширяются, производя работу, повышая тем самым к.п.д. двигателя. Рабочие цилиндры двигателя имеют механизмы изменения объема камеры сгорания, позволяющие достигать оптимальной экономичности на различных режимах работы двигателя. Двигатель имеет систему охлаждения в виде излучающих поверхностей, отводящих тепло от теплонапряженных мест цилиндра и головки.
Компоновочный чертеж двигателя представлен на рис. 4, 5. Схема работы двигателя представлена на рис. 6.
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 5
Рис. 6
В блоке двигателя размещены два рабочих и два расширительных цилиндра. В цилиндрах находятся поршни, связанные через шатуны с коленчатым валом, от которого и происходит отбор мощности. В головках цилиндров размещаются форсунки окислителя и горючего и установлены механизмы изменения объема камеры сгорания, состоящие из вкладыша, золотника, перемещающегося в цилиндре, соединенном с рабочим. Полости рабочих и расширительных цилиндров соединены через перепускные клапаны. На выходе из расширительных цилиндров установлены впускные клапаны. Привод к клапанам осуществляется от распределительных валов. Насосы подачи окислителя и горючего приводятся в действие от кулачков тех же распределительных валов. Шестерни распределительных валов связаны с шестерней, сидящей на коленчатом валу. На выхлопных патрубках расширителей установлены вакуумные клапаны, открывающиеся в начале работы двигателя и закрывающиеся после ее окончания для обеспечения полной герметичности двигателя.
Работа двигателя.
С помощью стартера проворачивается коленчатый вал двигателя. Во вращение приходят и распределительные валики, связанные через шестерни с коленчатым валом. От кулачков распределительных валов перемещаются плунжеры насосов, обеспечивая подачу горючего и окислителя к форсункам. В положении, когда поршни рабочих цилиндров находятся в верхней мертвой точке, происходит впрыск горючего и окислителя в камеру сгорания рабочих цилиндров. Перепускные клапаны закрыты. Горючее сгорает, и газы, расширяясь, давят на поршень, совершая работу. Когда поршни рабочих цилиндров находятся в нижней мертвой точке, открываются перепускные клапаны, и продукты сгорания перепускаются в большие расширительные цилиндры (поршни расширительных цилиндров при этом находятся в верхней мертвой точке). Газы совершают дополнительную работу расширения. Когда поршни расширительных цилиндров доходят до нижней мертвой точки, открываются выпускные клапаны, и газы удаляются в вакуум через расширительно сопло и открытый вакуумный клапан.
Для улучшения топливной характеристики двигателя на различных режимах работы введен механизм изменения объема камеры сгорания. При увеличении подачи горючего и окислителя объем камеры сгорания увеличивается при перемещении золотника за счет дополнительного подсоединения объема во вкладыше. Тяга к золотнику связана с рейкой подачи топливных насосов.
Двигатель устанавливается внутри излучателя. Излучатель представляет собой алюминиевый блок. Тепло отдается от стенок двигателя излучателю и излучается с его поверхности. Двигатель полностью герметизирован.
Диаграмма работы двигателя показана на рис. 7, 8, а характеристика системы охлаждения представлена на рис. 9.
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 9
§3. Силовой мост и шасси ЛИМа
Четырехколесное шасси ЛИМа представляет собой два силовых моста, способных поворачиваться относительно друг друга вокруг продольной и вертикальной осей. Каждый силовой мост заключает в себе двигатель и трансмиссию к ведущим колесам. В силовом мосту размещаются также емкости горючего и окислителя.
Устройство шасси см. на рис. 10.
Рис. 10
Силовой мост представлен на рис. 11.
Рис. 11
На рис. 13 показан механизм поворота.
Рис. 13
Передний и задний силовой мосты соединены между собой трубой через механизм поворота. Каждый мост имеет привод на два упругих колеса. Устройство упругого колеса см. рис. 12.
Рис. 12
Силовой мост (рис. 11) состоит из центрального и топливного отсеков. В центральном отсеке установлен специальный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, работающий на ракетных компонентах топлива, размещенного в топливных отсеках силового моста. На носке коленчатого вала установлена шестерня привода к генератору и стартер-генератору и планетарная коробка перемены передач, имеющая передний и задний ход с электромагнитным управлением.
Через дифференциал мощность раздается на две полуоси. На концах полуосей установлены узлы герметизации. Вращение с полуосей передается через шестерни зубчатым колесам, связанным со ступицами упругих колес. Упругое колесо устанавливается на оси.
Двигатель и основные узлы трансмиссии размещены в герметизированном отсеке, в котором поддерживается определенное давление, что обусловливает долговечность работы узлов и повышенную надежность (см. рис. 11).
Наличие двух силовых мостов повышает надежность агрегата; при движении по трудному участку поверхности включается двигатель второго моста, тогда все колеса становятся ведущими.
Упругие колеса обеспечивают повышенную проходимость. Учитывая небольшие скорости передвижения и наличие упругих колес, специальной подвески не предусматривается.
Механизм поворота (рис. 13) состоит из электродвигателя, на валу которого сидит коническая шестерня, находящяяся в зацеплении с другой конической шестрней, сидящей на шлицах втулки. Втулка имеет внутри винтовую нарезку и является гайкой для полого винта. Винт, кроме винтовой нарезки, имеет шлицевые пазы, на которые устанавливаются шлицевые крышки. Втулки установлены на шарикоподшипниках в корпусе, к которому крепится и электродвигатель. Сильфоны обеспечивают герметичность подвижных соединений. Винт установлен по оси рамки и жестко с ней связан. Цапфы рамки помещаются в вилках кронштейна. К кронштейну осями крепиться труба, состоящая из двух половин для удобства сборки. Труба может поворачиваться вокруг своей оси на подшипниках скольжения опорной втулки, крепящейся к заднему мосту. Это обеспечивает поворот одного моста относительно другого вокруг продольной оси. При работе механизма поворота поворот переднего моста относительно заднего происходит относительно вертикальной оси цапф вилки. Тяговое усилие воспринимается заплечиками трубы.
При вращении вала электродвигателя движение передается на винт, который перемещается вправо или влево в зависимости от направления вращения вала электродвигателя. Перемещаясь относительно корпуса, винт толкает связанную с ним раму, и труба поворачивается относительно кронштейна вокруг вертикальной оси цапф.
Шасси с такой компоновкой получается компактным, надежным и, учитывая низкий центр тяжести, устойчивым. Наличие двух ведущих осей, упругих колес, поворот по схеме ломающейся рамы и небольшое количество управляющих элементов обеспечивают хорошую проходимость и возможность дистанционного управления. Обычные «земные» условия работы узлов двигателя и трансмиссии гарантируют долговечность установки.
§4. Кабина ЛИМа
Кабина космонавта лунной инженерной машины представляет собой герметизированный, теплоизолированный отсек, устанавливаемый на один из мостов шасси. Кабина имеет люк-лаз, иллюминаторы обзора, прожекторы и телекамеры.
Внутри кабины находится пульт управления и блоки отдельных систем (жизнеобеспечения, дистанционного управления) и другое вспомогательное оборудование.
Кабина рассчитана на работу в ней одного космонавта-оператора без скафандра. При необходимости в ней могут разместиться два космонавта.
§5. Навесное оборудование
Для выполнения различных работ, связанных с созданием грунтозащиты, проведением взрывным работ, бурения, планировки местности требуется целый комплекс оборудования, включающий в себя: бульдозерный отвал, подъемный кран, бур, манипулятор и др. Примерная компоновка оборудования показана на рис. 14.
Рис. 14
Выполняемые работы с помощью навесного оборудования показаны ниже (глава 3).
Привод к навесным орудиям электромеханический, электропитание – от генераторов, установленных в силовых мостах ЛИМа.
§6. Технические характеристики и весовые параметры ЛИМа
1. |
Длина |
3300 мм |
2. |
Ширина |
2000 мм |
3. |
Высота |
2800 мм |
4. |
База |
1800 мм |
5. |
Колея |
1800 мм |
6. |
Клиренс |
400 мм |
7. |
Диаметр колеса |
1200 мм |
8. |
Ширина колеса |
200 мм |
9. |
Мощность одного силового моста |
12 л.с. |
10. |
Максимальная скорость |
12 км/час |
11. |
Радиус поворота |
7 м |
12. |
Угол продольной устойчивости |
30 |
13. |
Угол поперечной устойчивости |
30 |
14. |
Запас топлива (при постоянной мощности 10 л.с.) |
80 часов |
15. |
Двигательная установка |
40 кг |
16. |
Силовой мост |
150 кг |
17. |
Шасси (сухого) |
500 кг |
18. |
Топливо |
1200 кг |
19. |
Кабина (конструкция) |
300 кг |
20. |
Оборудование в кабине (система жизнеобеспечения, оборудование, вспомогательные силовые установки) |
500 кг |
21. |
Навесное оборудование |
500 кг |
22. |
Общий вес |
3000 кг |
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2019-09-03 05:08 am (UTC)В некоторых местах задумывался сильно. Например, много думал о том, что это за ракетные компоненты топлива.
no subject
Date: 2019-09-03 05:23 am (UTC)И тут остапа понесло. Двс на луне это сильно
no subject
Date: 2019-09-03 06:17 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 06:31 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 06:37 am (UTC)Забавно получилось, околонаучная фантастика.
no subject
Date: 2019-09-03 09:17 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 09:36 am (UTC)Аккумуляторы - крайне малая емкость что ограничивает применение.
Ядреный реактор на каждый трактор не поставишь.
Остается...
no subject
Date: 2019-09-03 09:42 am (UTC)пробивающих днищезакрывающих технологий истинного русского арийца из небесного СССР Кучеренко, что ли?no subject
Date: 2019-09-03 09:44 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 09:46 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 09:47 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 10:21 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 11:46 am (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 12:29 pm (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 12:56 pm (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 01:47 pm (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 01:50 pm (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 02:14 pm (UTC)Может, лучше — про реактор?
Там, про любимый лунный трактор?(с)
no subject
Date: 2019-09-03 02:51 pm (UTC)Кстати последнее изображение (для начальства, которое с конца смотрит) сделан именно "от руки" как умели вокруг чертежа.
no subject
Date: 2019-09-03 03:43 pm (UTC)Ни в кульман, ни в ватман, ни в рейсфедер, но в готовальню.
А тушь видевшее только у женщин на ресницах...
no subject
Date: 2019-09-03 04:51 pm (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 05:35 pm (UTC)PS
Тот кто видел ужас с _вклеенными_ (свето|фото)копиями настоящих отчетов, вот это и близко за реальный документ не воспримет.
no subject
Date: 2019-09-03 05:39 pm (UTC)no subject
Date: 2019-09-03 05:44 pm (UTC)И окислитель не нужен
no subject
Date: 2019-09-03 05:56 pm (UTC)Потребность в отводе тепла кстати примерно такая же. Я хрен знает что именно там у гидразинового мотора, но у обычного зажигалочного тепло сгорания делится примерно поровну на три части: между полезной работой; выхлопными газами; и стенками цилиндра. Отводить в радиатор, понятно, надо только одну треть тепла. У лучшего топливного элемента КПД порядка 60%, зато нет (горячих) выхлопных газов. Отводить в радиатор придётся ту же треть тепла, и относительно полезной мощности она будет лишь вдвое меньше. Зато при меньшей температуре, цилиндры безвоздушного охлаждения могут и под двести градусов греться.
Электродвигатель надо сравнивать с трансмиссией, учтя ещё буферные аккумуляторы. В массогабаритах топливных элементов же признаваться очень красноречиво никто не любит.