ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 3(94)/2013

Transkrypt

1 ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 3(94)/2013 Rafał Krajewski 1 ODBUDOWA POJAZDÓW ZABYTKOWYCH Z WYKORZYSTANIEM NOWOCZESNYCH TECHNIK INŻYNIERSKICH 1. Wstęp W 2008 r. podczas zajęć Historia Techniki prowadzonych przez prof. Feliksa Rawskiego otrzymaliśmy propozycję opracowania dokumentacji pozwalającej na wykonanie chłodnicy pojazdu gąsienicowego. Wraz z moim przyjacielem Piotrem Szponder zgłosiliśmy się do tego projektu. Bazując na istniejącym egzemplarzu chodnicy stworzyliśmy wymaganą dokumentację. W niedługim odstępie czasu powstała prawdziwa chłodnica, potwierdzając tym samym poprawność wykonania projektu. Był to nasz pierwszy sukces inżynierski wychodzący poza ramy zajęć na wydziale SiMR Politechniki Warszawskiej. Fot. 1. Rok 2009 II - gie Ogólnopolskie Sympozjum Historyczny Rozwój Konstrukcji Pojazdów. Od lewej: Piotr Szponder, Rafał Krajewski. 1 inż. Rafał Krajewski 63

2 Wkrótce projektów pojawiało się coraz więcej, a nasza współpraca z mgr inż. Zbigniewem Nowosielskim będącym również absolwentem wydziału SiMR PW zacieśniała się. W 2009 roku mgr inż. Zbigniew Nowosielski postanowił założyć Biuro Rekonstrukcyjno - Technologiczne Zabytkowej Inżynierii Pojazdowej (BR-TZIP), którego pracownikiem jestem do dnia dzisiejszego. Biuro zajmuje się szeroko pojętym wykorzystaniem inżynierii odwrotnej zastosowanej do: rekonstruowania pojazdów zabytkowych, tworzenia dokumentacji 3D i 2D umożliwiającej wykonanie części i podzespołów, odbudowy pojazdów zabytkowych. BR-TZIP prowadzi także działalność w zakresie inżynierii i związane z nią doradztwo techniczne, endoskopową weryfikację i lokalizację uszkodzeń maszyn i silników. Fot. 2. Chłodnice czołgu rozpoznawczego TKS. Z lewej oryginalna, wymontowana chłodnica. Z prawej model 3D chłodnicy zbudowany w środowisku CAD. Od momentu powstania biura zrealizowanych zostało kilkanaście projektów, były to m.in: projekt i realizacja generatora i układu zasilania silnika samochodu ciężarowego GAZ 51 gazem ssanym, projekt i restauracja średniego samochodu ciężarowego Chevrolet 158, opracowanie dokumentacji 2D oraz 3D pancerza czołgu średniego VICKERS, projekt i restauracja samochodu terenowego DODGE WC-21, opracowanie dokumentacji 2D oraz 3D i budowa w oparciu o nią repliki pojazdu Sd. Kfz. 303 Goliath, opracowanie dokumentacji 2D oraz 3D i budowa w oparciu o nią repliki pojazdu czołgu rozpoznawczego TKS, opracowanie dokumentacji 2D oraz 3D mostu napędowego ciągnika artyleryjskiego C2P, odbudowa skutera spadochronowego CUSHMAN, projekt i realizacja napędu strumieniowego do pojazdu wodno - lądowego ARGO-CAT, odbudowa ciągnika URSUS C

3 2. Rekonstrukcja mostu napędowego ciągnika artyleryjskiego C2P C2P jest to gąsienicowy ciągnik artyleryjski powstały w Biurze Badań Technicznych Broni Pancernych. Konstruktorami C2P byli inżynierowie J. Łapuszewski i A. Schmidt. W konstrukcji ciągnika C2P wykorzystano zmodernizowane podwozie tankietki TKS. Pierwsze egzemplarze prototypowe opuściły biuro w 1934 roku, a produkcja seryjna ruszyła w 1937 roku. Ciągnik C2P przeznaczony był do holowania armaty przeciwlotniczej Bofors kal. 40 mm a także do holowania przyczep z amunicją. Do dnia dzisiejszego zachowały się na całym świecie tylko dwa egzemplarze pojazdu. Od niedawna w Polsce znajduje się sprowadzony z USA zachowany w dobrym stanie technicznym ciągnik artyleryjski C2P widoczny na Fot. 3. Fot. 3. Ciągnik artyleryjski C2P sprowadzony do Polski z USA. Rekonstrukcja mostu napędowego ciągnika artyleryjskiego C2P okazała się być jednym z najciekawszych i jednocześnie najbardziej skomplikowanych projektów. Pomysł na zrekonstruowanie zrodził się w momencie, gdy znany kolekcjoner pojazdów zabytkowych i sprzętu wojennego Pan Adam Rudnicki stał się właścicielem ciągnika C2P, a właściwie jego szczątków. Kilkadziesiąt lat w czasie, których pojazd znajdował się pod ziemią spowodował niemalże całkowitą destrukcją wielu elementów (Fot.4). Wymagana była całkowita rekonstrukcja brakujących części w tym też mostu napędowego. 65

4 Fot. 4. Szczątki ciągnika artyleryjskiego C2P wydobytego na terenie Niemiec. Most napędowy ciągnika C2P mimo tego, iż pochodzi z lat 30tych XX wieku jest bardzo skomplikowaną konstrukcją. W momencie, gdy zrodził się pomysł na odbudowanie tego podzespołu zaistniała idea napisania pracy dyplomowej na taki właśnie temat. Ponieważ prace rekonstrukcyjne nadal trwają zamieszczone informacje nie obejmują żadnych szczegółów i mają tylko charakter poglądowy. Fot. 5. Most napędowy ciągnika C2P przed demontażem. Dostęp do nowoczesnych narzędzi (programy CAD, maszyny współrzędnościowe oraz CNC, skanery 3D) pozwolił na zbudowanie w pełnie parametrycznego modelu mostu napędowego wraz ze wszystkimi jego podzespołami i najdrobniejszymi częściami. 66

5 Fot. 6. Pomiary części mostu ciągnika C2P na maszynie współrzędnościowej - Wydział SiMR PW. Fot. 7. Most napędowy ciągnika C2P - model 3D CAD. Cała dokumentacja cyfrowa zawiera kilkaset części charakterystycznych dla mostu oraz kilkadziesiąt stronnic dokumentacji płaskiej umożliwiającej wykonanie każdej z części. Podczas pomiarów wystąpiło wiele problemów spowalniających prace i koniecznym okazało się skorzystanie z pomocy autorytetów naukowych Politechniki Warszawskiej. Centralnym elementem mostu jest obudowa o nieregularnych kształtach mocowana do podłogi pojazdu. Skupia ona w sobie kilka ważnych zespołów i stanowi jednocześnie odbudowę przekładni zębatej stożkowej przekazującej moment obrotowy silnika C2P. 67

6 Wewnątrz obudowy pracowały dwa suche sprzęgła wielotarczowe. Dzięki zastosowaniu takiego właśnie rozwiązania C2P mogło skręcać moment napędowy przekazywany był na obie gąsienice lub na jedną z nich. Dodatkowo na koszu sprzęgłowym znajdowały się szerokie hamulce taśmowe pozwalające na szybkie zahamowanie lewej bądź prawej części mostu. Dalszym elementem w tym szeregu napędowym były przekładnie planetarne o dwóch satelitach, które po zrealizowaniu odpowiedniego przełożenia przekazywały napęd na koła zębate lewej i prawej gąsienicy. a) b) Fot. 8. Przekładnia planetarna mostu napędowego ciągnika C2P model CAD oraz obiekt rzeczywisty. 68

7 a) b) Fot. 9. Modele 3D CAD mostu napędowego ciągnika artyleryjskiego C2P. Prace przy projekcie budowy dokumentacji 2D oraz 3D mostu napędowego ciągnika artyleryjskiego C2P stanowiły duże wyzwanie i na pewno nie należały do prostych, ale efekt końcowy prac i doświadczenie zdobyte podczas ich wykonywania są bezcenne. 3. Budowa repliki czołgu rozpoznawczego TKS Doświadczenie zdobyte podczas kilku projektów, a także sprzyjające okoliczności przyczyniły się do rozpoczęcia prac przy budowie repliki czołgu rozpoznawczego TKS pod koniec 2012 roku. 69

8 Z informacji, jakie biuro posiadało w momencie rozpoczynania budowy repliki w Polsce istniały tylko 3 oryginalnie zachowane tankietki TKS. Dwie z nich znajdują się w zbiorach znanego kolekcjonera z Łodzi a trzeci stanowi eksponat Muzeum Wojska Polskiego w Warszawie. Ostatnie miesiące 2012 roku przyniosły również informacje na temat TKS'a, który trafił do kolekcji Muzeum Broni Pancernej CSWP w Poznaniu. Dodatkowo w Warszawie znajduje się tankietka TK3, którą odbudował prywatny kolekcjoner. Niestety poza wymienionymi egzemplarzami znajdującymi się w Polsce, TKS stojącym w muzeum w Kubince oraz niszczejącym TKF w Belgradzie temat się zamyka. Fot. 10. Oryginalna tankietka TKS z kolekcji Muzeum Wojska Polskiego. Idea odbudowania czołgu sięga kilku lat wstecz, kiedy nasze biuro jeszcze nie istniało i nawet nie było go w planach. Wtedy to mgr inż. Zbigniew Nowosielski rozpoczynał swoją przygodę z pojazdami historycznymi, a w szczególności z tymi związanymi z historią Polski, głównie z II Wojną Światową. Odkupując części do TKS'a kilka lat temu nie przypuszczał, że już w 2012 roku będzie patrzył jak jego Biuro Rekonstrukcyjno - Technologiczne Zabytkowej Inżynierii Pojazdowej będzie budowało I-wszą tankietkę w oparciu o opracowaną własnoręcznie, pełną dokumentację cyfrową pojazdu. Dziś jest łatwo stwierdzić, że BR-TZIP posiada dokumentację pozwalającą na zbudowanie wiernej repliki pojazdu, lecz droga do jej zdobycia to kilka lat intensywnych poszukiwań: oryginalnych rysunków lub ich kopii, oryginalnych szkiców, opisów dotyczących obsługi czołgu, katalogów części, zachowanych oryginalnych części, fotografii i świadków historii. 70

9 Fot. 11. Modele 3D CAD części i zespołów układu zawieszenia tankietki TKS. Zdobycie wszystkich niezbędnych do rozpoczęcia prac informacji to tysiące przejechanych kilometrów w Polsce i poza jej granicami w poszukiwaniu np. jednej brakującej do opracowania dokumentacji części, często wypożyczanej w zamian za zastaw pieniężny. Wszystkie te działania miały jeden cel - zbudowanie wiernego oryginałowi modelu 3D, a następnie całej repliki czołgu rozpoznawczego TKS. 71

10 Fot. 12. Przekrój podłużny modelu 3D CAD czołgu rozpoznawczego TKS. Naszej idei w cały czas przyświecała jedna myśl: (cytat z wypowiedzi Zbigniewa Nowosielskiego: "Nie możemy zbudować repliki podobnej do TKS'a, to musi być TKS w czystej postaci, taki, jakim mój tata walczył w czasie II Wojny Światowej"). Bardzo wysoko zawieszona poprzeczka rozciągała cały projekt w czasie. Nie było mowy o uproszczeniach, o działaniach tymczasowych. Kadłub i zawieszenie TKS'a muszą być w 100% zgodne z oryginałem. Podjęliśmy także starania zmierzające do zdobycia oryginalnego silnika i zespołów układu przeniesienia napędu. Fot. 13. Kompletny model 3D CAD czołgu rozpoznawczego TKS. 72

11 W połowie października 2012 projekt okupiony setkami godzin spędzonych przed komputerem, dziesiątkami poprawek i tuzinem ludzi pracujących przy nim zaczął wchodzić w fazę wykonania. Fot. 14. Pracownia BR-TZIP - prace przy replice czołgu rozpoznawczego TKS. Fot. 15. Targi Moto Weteran Bazar - Łódź, styczeń Budowa repliki czołgu rozpoznawczego TKS jest największym i najciekawszym projektem realizowanym przez biuro. Planowane pełne zakończenie prac przewidywane jest na drugą połowę 2013 roku, wtedy to będzie można zobaczyć w pełni jeżdżący egzemplarz. Na początku maja 2013 roku pojazd będzie prezentowany podczas Sympozjum HRKP na wydziale SiMR Politechniki Warszawskiej. 73

12 4. Podsumowanie Powyższe przykłady pokazują, iż wiedza zdobywana w czasie studiów, a także informacje i doświadczenie zdobywane w czasie pracy zawodowej muszą być nieustannie wspomagane nowoczesnymi narzędziami i technikami projektowania. Biorąc pod uwagę poziom skomplikowania niektórych projektów nie byłoby możliwe uzyskanie zamierzonego efektu w tak krótkim czasie bez projektowania wspomaganego komputerowo czy bez nowoczesnych narzędzi pomiarowych. Jednocześnie należy zwrócić uwagę, że same nowoczesne narzędzia nie będą funkcjonowały prawidłowo a ich możliwości nie będą wykorzystane w 100%, jeżeli nie będą wspomagane wiedzą inżynierską i tradycyjnymi sposobami wymiarowania tj. suwmiarka, wysokościomierz, średnicówka. Streszczenie Artykuł traktuje na temat użycia nowoczesnych technik inżynierskich zastosowanych do odbudowy i renowacji pojazdów zabytkowych. Na rzeczywistych przykładach opisano w nim efekt prac inżynierów dla projektu odbudowy mostu napędowego ciągnika artyleryjskiego C2P oraz budowy repliki czołgu rozpoznawczego TKS. Doświadczenia zdobyte podczas prac potwierdzają zalety projektowania wspomaganego komputerowo oraz użycia narzędzi pomiarowych takich jak skaner i maszyna współrzędnościowa. Słowa kluczowe: rekonstrukcja, inżynieria odwrotna, TKS RESTORATION OF HISTORIC VEHICLES USING MODERN ENGINEERING TECHNIQUES Abstract This paper focuses on modern engineering techniques applied to the reconstruction and renovation of historic vehicles. The actual examples describe the effect of the engineers work in the reconstruction project of the bridge drive C2P artillery and reconnaissance of the built of TKS replica tank. The experience gained during the work confirms the advantages of computer-aided design and the use of measuring tools, such as a scanner and CMM. Keywords: reconstruction, reverse engineering, TKS 74