Первый в России породный вагон, который совмещает в себе опрокидывающийся съемный кузов, тормозную систему и автосцепку Виллисона, разработали в рамках импортозамещения сотрудники Центра ракетно-космической техники имени академика В. П. Макеева Южно-Уральского госуниверситета.
До сих пор на российском рынке не было породного вагона, который смог бы составить конкуренцию иностранным аналогам, совмещающим множество конструктивных элементов для высокоэффективной работы в составе тоннелепроходческого механизированного комплекса при строительстве метро. Отечественные породные вагоны, как правило, могут содержать лишь несколько элементов: либо опрокидывающийся съемный кузов и межвагонную автосцепку Виллисона, либо тормозную систему и автосцепку. Ученые ЮУрГУ, работая по техническому заданию совместно с промышленным партнером «ТЭК-Спецмаш» (производственная компания, специализирующаяся на проектировании, модернизации и изготовлении шахтного рельсового транспорта, машин и оборудования для подземных работ), совместили в российском аналоге все три преимущества зарубежной спецтехники.
Породный вагон входит в состав тоннелепроходческого комплекса и предназначен для откатки породы, возникающей в процессе рытья тоннеля. Кузов такого вагона, как правило, неподвижен и потому требует ручной разгрузки, занимая много времени и физических сил у строителей. Одна из отличительных особенностей породного вагона, разработанного в ЮУрГУ, состоит в наличии опрокидывающегося съемного кузова, который разгружается без участия человека, что позволяет ускорить процесс, снизить процент налипания горной породы на внутренние стенки корпуса и, как следствие, минимизировать экономические потери. А его съемность с рамы делает вагон универсальным – на одной и той же платформе без существенных модификаций можно разместить другие навесные элементы и, например, миксер либо тюбинговозку.
В отличие от обычных вагонов проходческий породный вагон имеет небольшой объём под днищем кузова-бадьи, из-за чего сильно ограничены в размерах элементы пневмогидравлической системы торможения, которые там размещаются. Создать малогабаритный, но при этом эффективный тормозной механизм – сложная инженерная задача. Челябинские ученые объединили в мощном комплексе принципы пневматической и механической систем торможения, получив уникальное тормозное устройство с односторонним нажатием на колесо. Такая система, управляемая машинистом, позволит вагону во время загрузки оставаться неподвижным на наклонных поверхностях, что расширит спектр его применения, грузоподъёмные возможности и обеспечит безопасность при работе.
«Одной из основных проблем, с которой мы столкнулись, является то, что в России нет в наличии тех материалов, которые применялись при изготовлении зарубежного аналога, например, кузова породного вагона, – объясняет заведующий научной лабораторией «Ракеты-носители, космические и беспилотные летательные аппараты» ЮУрГУ Руслан Пешков. – Мы провели массу расчетов и исследований и по другим элементам породного вагона, чтобы обосновать выбор конструктивно-силовых схем с учётом оптимальной толщины того материала, который в настоящее время есть в России и используется нашим индустриальным партнёром. Могу сказать, мы успешно справились с техническим заданием. Результаты этой работы были доложены на V Международной конференции «APITECH-V-2023: Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг» с публикацией статьи, индексируемой в базе данных Scopus и входящей в ядро РИНЦ».
Работа сотрудников университета состояла в прохождении основных этапов проектирования: эскизного и технического, с выходом на подготовку полного комплекта рабочей конструкторской документации на изготовление опытного образца породного вагона для индустриального партнера, который после адаптации производства под новый вид продукции и успешных испытаний экспериментальной модели поставит разработку на серийное производство.
Потенциальными потребителями нового отечественного породного вагона являются 11 компаний-подрядчиков, выполняющих государственные контракты по строительству тоннелей и метро в различных городах России.
Екатерина Больных