455 subscribers

Как тормозил лунный ровер.

2,2k full reads
2,7k story viewsUnique page visitors
2,2k read the story to the endThat's 84% of the total page views
3,5 minutes — average reading time

Здравствуйте, любители почитать про лунную аферу США!

Моя статья "Лунный ровер - каков тормозной путь на Луне" имела успех. Особенно большой интерес вызвал вопрос - можно ли эффективно тормозить на реголите Луны. Для ответа на этот вопрос необходимо ознакомиться с официальным документом компании Boeing под названием "Инструкция по обслуживанию лунного ровера."

Если рисунки плохо видны, надо их скопировать или сохранить. Тогда на любой просмотровой программе они будут отличного качества.

Инструкция по обслуживанию лунного ровера.
Инструкция по обслуживанию лунного ровера.

В Инструкции полная серьёзность. Все иллюстрации пронумерованы и снабжены порядковыми номерами.

Номера рисунков и  деталей ровера.
Номера рисунков и деталей ровера.

Ещё бы. Суммы за разработку и изготовление роверов были немалые. Вот рисунок для тренировочного ровера.

Подвеска и двигатели тренировочного ровера.
Подвеска и двигатели тренировочного ровера.

Тут конечно подвеска колёс, колёса и моторы совсем другие. Рассчитаны для земных условий. В Инструкции для трентровочного ровера указаны пневматические шины или специальные проволочные покрышки. Можно сравнить сборочные рисунки двигателей для тренировочного и лунного роверов.

Сравнение устройств вращения колёс лунного (слева) и тренировочного роверов.
Сравнение устройств вращения колёс лунного (слева) и тренировочного роверов.

Вот как выглядят элементы тормозной системы.

Элементы тормозной системы лунного ровера.
Элементы тормозной системы лунного ровера.

А вот фотографии лунного варианта.

Устройство двигательной системы и подвесок колёс лунного ровера.
Устройство двигательной системы и подвесок колёс лунного ровера.

Теперь о главном - о волновом редукторе. Это довольно редко встречающийся редуктор, о котором следует рассказать подробнее. Вот его механическая схема.

Устройство волнового редуктора
Устройство волнового редуктора

Синяя шестерёнка с внутренними зубьями используется для крепления редуктора, она неподвижна. Назовём её условно статор. Зеленая насадка овального сечения устанавливается на вал двигателя, она называется генератором волн. Между генератором волн и статором вставляется красная гибкая шестерёнка, которая при этом изгибается, получая два места соприкосновения со статором. Эти места называются зонами зацепления. Гибкая шестерёнка имеет такие же зубья, как зубья шестерёнки статора, но меньшее количество зубьев. Поэтому при вращении генератора волн красная шестерёнка начинает медленно вращаться в сторону, противоположную вращению генератора волн. Чтобы уменьшить трение при вращении генератора волн, устанавливаются ролики.

Вариант исполнения волнового редуктора.
Вариант исполнения волнового редуктора.

А чтобы снизить скорость вращения этих роликов, их делают максимально возможного диаметра. Именно так работает редуктор на колёсах лунных роверов, обеспечивая коэффициент деления 80:1.

Описание устройства вращения колёс лунного ровера.
Описание устройства вращения колёс лунного ровера.

Интересно рассчитать, какую скорость получит ровер с колесами диаметром 0,81 м при вращении двигателей с заявленной максимальной частотой 10 000 об\мин. Примем, что радиус колеса при одном пассажире уменьшится за счёт прогиба на 4 см. Это вполне реальный прогиб.

Вычисление максимальной скорости лунного ровера.
Вычисление максимальной скорости лунного ровера.

Получаем скорость 17,3 км\час в качестве максимальной для ровера. Уменьшение прогиба покрышки может привести к возрастанию максимальной скорости.

Всё вроде прекрасно, однако у волнового редуктора имеется свойство, которое обычно не упоминают. Это однонаправленность. Попытка вращать колесо не может привести к вращению вала двигателя.

Зубья шестерёнок постоянно находятся в зацеплении, поэтому при остановке двигателя положение колеса фиксируется, оно уже не сможет поворачиваться ни в какую сторону. Это входит в противоречие с наличием на ровере стояночного тормоза, тормозящего именно колёса. В таком тормозе тогда нет никакого смысла.

Отличным решением этой проблемы была бы обгонная муфта, которая применяется, например, в велосипедах, позволяя ехать по инерции, не вращая педали. Или в стартерах автомобилей.

Варианты обгонных муфт.
Варианты обгонных муфт.

Однако я не обнаружил обгонной муфты ни в чертежах, ни в описаниях устройства ровера.

Возможно обгонная муфта имеется только в тренировочном земном ровере, поскольку чертёж редуктора там отсутствует. Но и там в описании про это не упоминается.

Отсутствует схема редуктора тренировочного ровера.
Отсутствует схема редуктора тренировочного ровера.

Мне помогли найти статью, где подтверждается отсутствие обгонной муфты на лунном ровере. При отказе двигателя колесо блокируется.

Текст статьи, перевод и фотография пружинок  освобождения колеса ровера.
Текст статьи, перевод и фотография пружинок освобождения колеса ровера.

Колёса можно вручную инструментом освобождать от связи с редуктором при отказе двигателя. Поэтому такой инструмент лучше не терять.

Получается, что езда на ровере имеет неприятные особенности.

- Тормоза находятся в противодействии с инерцией ротора двигателя, которая через редуктор имеет значительную силу.

- При остановке двигателя раньше, чем ровера, колёса будут заблокированы и почти не управляемы. А это в условиях длинного тормозного пути на Луне может произойти вполне реально.

- Поскольку поверхность неровная, колёса всегда находятся в разных условиях, и могут иметь разную скорость вращения двигателей. При остановке одного двигателя, другой может продолжить вращение по инерции, разворачивая ровер. Получается, что невозможно обеспечить одинаковость эффективности тормозов.

Странно, что об этих проблемах нет никаких упоминаний в описаниях лунных путешествий.

Спасибо за внимание, до следующих встреч на Яндекс Дзене.