MOST SAMOCHODOWY MS-20

Transkrypt

1 Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe (24) nr 1, 2009 Andrzej SZAFRANIEC Dariusz PASIEKA MOST SAMOCHODOWY MS-20 Streszczenie: Artykuł przedstawia opis nowoczesnego mostu samochodowego - przęsła transportowanego na podwoziu samochodowym, gdzie podwozie oprócz funkcji transportowej ma możliwość położenia oraz zdjęcia przęsła z przeszkody terenowej. Most umożliwia szybkie pokonywanie wąskich - o szerokości do 20m - naturalnych i sztucznych przeszkód terenowych pojazdom będącym na wyposażeniu SZ RP i państw NATO i innym pojazdom, pod warunkiem że nie będą one wywoływały obciążenia większego niż klasy 70MLC dla pojazdów gąsienicowych - 110MLC dla zestawu pojazdów kołowych. Słowa kluczowe: MS-20, daglezja, most samochodowy, most towarzyszący na podwoziu kołowym. 1. WSTĘP Most samochodowy MS20 o kryptonimie Daglezja jest rezultatem pracy badawczorozwojowej rozpoczętej w 2003 r. na zamówienie MON. Termin zakończenia prac planowano na koniec 2005 r. Ostatecznie wyrób w swej obecnej postaci powstał w 2007 r. i w grudniu tego roku rozpoczęły się badania kwalifikacyjne, które ostatecznie zakończono pod koniec 2008 r. Wykonawcą prac był Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Urządzeń Mechanicznych OBRUM Gliwice (aktualnie sp. z o.o.). W trakcie prac wyrób przechodził przez etap modelu, później prototypu a w trakcie badań powstała konieczność zmiany koncepcji i w następstwie, wykonania drugiego, całkowicie odmiennego prototypu II. Dane przedstawione w niniejszym opracowaniu dotyczą właśnie ostatniej wersji wyrobu, czyli prototypu II. W odniesieniu do innych rozwiązań konstrukcyjnych most MS-20 można z pewnością nazwać nowatorskim, szczególnie z uwagi na fakt, iż jest to pierwszy na świecie most na podwoziu kołowym cechujący się: automatycznie rozkładanymi wypełnieniami międzykoleinowymi; regulowaną szerokością przęsła mostu; podniesionymi własnościami trakcyjnymi w terenie dzięki zastosowaniu zawieszenia sprężynowego naczepy i napędowi na wszystkie 12 kół pojazdu (ciągnik siodłowy 6x6 oraz hydrauliczny napęd naczepy; możliwością pokonywania przeszkód terenowych o rozpiętości do 20m. 2. KONFIGURACJA MOSTU MS20 Zestaw mostowy MS20 składa się z: mostowego pojazdu transportowego (MPT), który z kolei posiada ciągnik siodłowy oraz naczepę specjalną z układaczem przęsła mostowego (PM). Dr inż. Andrzej SZAFRANIEC, mgr inż. Dariusz PASIEKA Ośrodek badawczo-rozwojowy Urządzeń Mechanicznych OBRUM sp. z o.o., Gliwice

2 Most samochodowy MS-20 Podstawowe charakterystyki techniczne mostu: nośność przęsła MLC 70/110 długość przęsła 23,2 m długość przęsła z najazdami 25,6 m max. szerokość pokonywanej przeszkody 20 m szerokość mostu 4 m masa zestawu kg długość zestawu 16,5 m Do rozłożenia mostu teoretycznie wystarczy sam operator. Optymalna ilość osób obsługujących 3. Rys. 1. Zestaw mostowy MS20 Rys. 2. Zestaw mostowy MS20 w poczatkowej fazie rozkładania

3 Andrzej SZAFRANIEC, Dariusz PASIEKA 3. CIĄGNIK Jako ciągnik zastosowano JELCZ C662D43 na którym do wyjścia mocy podłączono pompę hydrauliczną, a na ramie, za ciągnikiem, zamontowano zbiornik oleju hydraulicznego. Ramę ciągnika wyposażono w zaczepy do sprzęgania ciągnika z naczepą w trakcie manipulacji przęsłem. Wysokość położenia siodła ciągnika (1600mm) oraz średnica sworznia (2 ) są typowe i pozwalają na użycie ciągnika do transportu innych naczep, nie tylko naczepy specjalnej mostu. Rys. 3. Ciągnik Jelcz C662D43 Rys. 4. Ciągnik Jelcz C662D43 widok z tyłu

4 Most samochodowy MS PRZĘSŁO Zastosowano przęsło typu koleinowego, składane nożycowo względem osi poprzecznej w połowie długości. W stanie rozłożonym na przeszkodzie przęsło posiada wypełnienia na całej swej długości. W pozycji transportowej przęsło zsuwane jest do szerokości 3m. Mechanizmy rozsuwania i zsuwania znajdują się na ramie naczepy. Podnoszenie i opuszczanie wypełnień następuje również na naczepie. Szerokości pracy (4m) i transportu (3m) są blokowane specjalnymi mechanizmami w trakcie przygotowania do rozkładania czy transportu. Najazdy dokładane są ręcznie po położeniu przęsła na przeszkodzie. Masa przęsła z wyposażeniem ale bez najazdów wynosi 15,000kg Rys. 5. Przęsło złożone Rys.6. Przęsło w końcowej fazie rozkładania Rys. 7. Fragment przęsła z najazdami

5 Andrzej SZAFRANIEC, Dariusz PASIEKA Rys.8. Przęsło w trakcie rozkładania System układania potrafi manipulować (podejmować i odkładać) przęsłem, które znajduje się w stanach: całkowicie rozłożonym o pełnej szerokości; rozłożonym o szerokości transportowej (3m); złożonym o szerokości roboczej (4m); złożonym w pozycji transportowej (3m). Rys. 9. Przęsło w nocy

6 Most samochodowy MS UKŁADACZ Układacz przęsła jest integralnym podzespołem naczepy specjalnej. Zadaniem jego jest podjęcie przęsła z naczepy i położenie na przeszkodzie. Funkcje, które układacz wykonuje są następujące: wpięcie haków w przęsło podjęcie przęsła i jego obrót (kąt maksymalny obrotu wynosi ok. 200 o ) położenie przęsła nad przeszkodą wypięcie się z przęsła Układacz dodatkowo stabilizuje cały zestaw w trakcie operacji rozkładania i składania. W trakcie podejmowania przęsła umożliwia naprowadzenie przęsła na haki mocujące. Obrót układacza zapewniają trzy pary siłowników: para nr 1 miedzy ramą naczepy a korbą pośrednią; para nr 2 między korbą pośrednia a dolnym ramieniem układacza; para nr 3 między dolnym a górnym ramieniem układacza (ramię górne współpracuje z przęsłem). Oba ramiona układacza połączone są na wspólnym czopie ze stopą podporową, której zadaniem jest stabilizacja całego zestawu i odciążenie ramy naczepy. Rys. 10. Układacz w pozycji rozłożonej Do momentu podparcia stopy podporowej o podłoże układacz wykonuje obrót o kat ok. 90 o. Tę operację wykonują pary siłowników nr 1 i 2. Położenie na przeszkodzie realizuje para nr 3. Manipulacje układaczem, przy podejmowaniu przęsła, wykonywane są przy pomocy siłowników par nr 3 i 2.

7 Andrzej SZAFRANIEC, Dariusz PASIEKA Rys.11. Widok układacza w stanie złożonym 6. NACZEPA SPECJALNA Naczepa zestawu spełnia wiele zasadniczych (poza transportową) funkcji. Ponieważ masa ciągnika wykorzystywana jest do utrzymania zestawu w równowadze w czasie manipulacji przęsłem, rama naczepy musi przenieść moment zginający o dość dużej wartości. Ciągnik jest sprzęgnięty sztywno z naczepa przy pomocy specjalnego sprzęgu (rys.12) Rys. 12. Mechanizm sprzegajacy Zmiana szerokości przęsła z 3m do 4m odbywa się przy pomocy mechanizmu zamontowanego na ramie naczepy (rys. 13)

8 Most samochodowy MS-20 Rys. 13. Mechanizm zmiany szerokości przęsła Przed podparciem stopy podporowej naczepa ( i cały zestaw) jest stabilizowana przy pomocy dodatkowych siłowników podporowych widocznych na rys 10 i 11. Automatyczne poziomowanie naczepy odbywa się przed rozpoczęciem operacji rozkładania. Mosty naczepy posiadają własny napęd hydrauliczny używany w trudnej sytuacji terenowej. Napęd włączany jest z kabiny kierowcy. Powoduje, że zestaw posiada napęd 12x12. Ze względów konstrukcyjnych należało zastosować nowy, nietypowy układ zawieszenia oparty o wahacze, sprężyny śrubowe i amortyzatory (rys 14). Rys. 14. Schemat zawieszenia naczepy

9 Andrzej SZAFRANIEC, Dariusz PASIEKA 7. STEROWANIE Układ sterowania pozwala na manipulacje zestawem w trybie automatycznym i ręcznym, kontroluje poziomowanie zestawu oraz inne elementy mające wpływ na bezpieczeństwo, jak stan zapięcia haków, ciśnienia, położenia elementów wykonawczych. Operacje wykonywane są przez pojedynczego operatora znajdującego się obok zestawu. Dysponuje on pulpitem wynośnym połączonym przewodowo z naczepą. Przy pomocy tego pulpitu operator może wykonać i nadzorować wszystkie czynności od poziomowania do rozłożenia mostu, wypięcia haków i złożenia układacza. Rys.15. Widok pulpitu sterującego Układ sterowania zrealizowano w oparciu o magistralę CAN. Oddzielnym wyzwaniem dla automatycznego sterowania jest synchronizacja napędów hydraulicznych naczepy z napędem ciągnika (realizacja napędu 12x12. Opracowany algorytm sterowania silnikami hydraulicznymi napędzającymi osie naczepy bierze pod uwagę prędkość ruchu ciągnika, oraz nadzoruje ewentualne poślizgi kół naczepy 8. PRÓBY MS-20 W RÓŻNYCH WARUNKACH TERENOWYCH Zestaw mostowy przeszedł z powodzeniem bogaty program prób zgodnie z Programem Badań Kwalifikacyjnych. Jednym z istotniejszych elementów tych badań były próby terenowe.

10 Most samochodowy MS-20 Rys. 16. Próba kładzenia przęsła na ponton Rys. 17. Przejazd czołgu nad suchodołem Rys. 18. Rozkładania mostu na pochyłości 20%

11 Andrzej SZAFRANIEC, Dariusz PASIEKA 9. MS-20 W ODNIESIENIU DO INNYCH ROZWIĄZAŃ KONSTRUKCYJNYCH Jedynym pojazdem do którego może być porównany most MS-20 to aktualnie znajdujący się na wyposażeniu armii francuskiej most PAR-70. Jest to podobnie jak MS-20 most typu nożycowego, z samochodem ciężarowym używanym jako ciągnik: Renault TRM 10000, ASTRA BM 309, STEYER 24M, lub TATRA T 816. Podstawową różnicą pomiędzy tymi pojazdami jest brak oparcia układacza o podłoże w trakcie rozkładania w przypadku francuskiego pojazdu, także brak możliwości zmiany szerokości przęsła, (przez co jest pojazdem ponadgabarytowym), brak wypełnień między koleinami czy brak napędu kół naczepy (w tym przypadku nie były niezbędne ze względu na mniejszą masę PAR70). Rys. 19. Francuski most PAR70 Wybrane parametry mostu francuskiego PAR70: Pojazd transportujący - sam. cięż. z przyczepą - długość z TRM m - szerokość 3.6 m - wysokość 3.9 m MASA - całość poj. załadowanego kg - naczepy załadowanej kg - samochodu ciężarowego kg MOST. - długość 19.5 m - nośność MLC 70 - max różnice poziomu brzegów ±3 m - masa kg - obsługa 3 osoby (kier. + 2 obsługa) - czas rozłożenia 6 minut

12 Most samochodowy MS UWAGI KOŃCOWE Przedstawiony w opracowaniu wyrób jest niezaprzeczalnym osiągnięciem OBRUM Gliwice sp. z o.o, który wykonał wszystkie prace konstrukcyjne i montażowe własnymi siłami. W zakresie wytrzymałości i obliczeń numerycznych podstawowych podzespołów mostu podjęto współpracę i tak obliczenia wykonane zostały przez Katedrę Mechaniki Politechniki Wrocławskiej. Wyrób gotowy jest do produkcji seryjnej w postaci przedstawionej wyżej a jednocześnie prowadzone są prace nad jego wersją na nośniku gąsienicowym przy zachowaniu kompatybilności przęseł, elementów układacza, sterowania i innych mechanizmów. 11. LITERATURA [1] Sprawozdanie z realizacji pracy pn. Badania kwalifikacyjne II prototypu ; Mostu Samochodowego MS20 na zgodność z ZTT WITI Wrocław [2] Trójstronne porozumienie z kodem próby dla wojskowego sprzętu mostowego i przeprawowego Stany Zjednoczone, styczeń [3] NORMA OBRONNA NO-54-A203: Mosty składane. [4] NORMA OBRONNA NO-54-A202: Mosty zmechanizowane. [5] MS-20 VEHICLE BRIDGE (BRIDGE ON VEHICLE CHASSIS) Abstract: Article represent modern vehicle bridge bridge span transported on mobile transportation vehicle, where chassis, despite transportation, has opportunity to lay as well as to remove the span from site obstacle. Bridge allows rapid overcoming natural and artificial site obstacles of width up to 20 m for Polish army and NATO vehicles, subject to impose a load than 70 MLC for track laying vehicle, and 110 MLC for wheeled vehicles. Recenzent: prof dr hab. Arkadiusz MĘŻYK