Десятиклассница из подмосковного Королева Кристина Кирнева разработала прототип подвески для планетохода, использующий колеса в форме треугольников Рело. Разработка, на которую школьница уже подала заявку на патент, была представлена на юбилейной X молодежной научно-практической конференции «Колачевские чтения», проходившей в ступинском филиале Московского авиационного института.
В основе ранее изобретенных Кристиной необычных колес лежит геометрическая фигура, известная математикам и инженерам как треугольник Рело. Представляя собой равносторонний треугольник с дугообразно выгнутыми сторонами, колесо такой формы обладает рядом значительных преимуществ по сравнению с традиционным круглым колесом.
Его выпуклые грани обеспечивают плавное перекатывание, а углы выполняют функцию естественных грунтозацепов, что существенно повышает проходимость транспортного средства на неровных поверхностях.
Однако использование треугольника Рело в качестве колеса сопряжено с определенной сложностью. При движении такой фигуры ее центр тяжести постоянно смещается, что приводит к колебаниям. Если закрепить несколько таких колес на одной оси, как это делается в обычных автомобилях, машина будет сильно раскачиваться, что недопустимо, особенно для техники, предназначенной для работы в космосе.
Кристина Кирнева нашла способ решения этой проблемы, разработав специальную платформу для крепления колес, которая эффективно компенсирует возникающие колебания.
«Я решила, что нужно соединить треугольники так, чтобы при движении один стоял на дуге, а другой — на вершине. Тогда центральная точка сцепки будет находиться на одной высоте. Если бы я раму подвесила на точку вращения треугольника, то она бы прыгала и вызывала вибрации. А это не очень хорошо, особенно в космосе», — пояснила изобретательница.
Кристина соединила колеса с помощью специального шатунного механизма. Экспериментальная проверка подтвердила ее гипотезу — созданная система действительно перестала раскачиваться.
Нужно отметить, что космические корпорации NASA и SpaceX наиболее часто используют в своих планетоходах механизм rocker-bogie — подвеску без упругого элемента. Там шасси может преодолевать крупные препятствия путем поочередного поднятия трех пар колес. Но вариант с подвеской и колесами в форм-факторе треугольника Рело, который, вероятно, может стать более эффективным, до сих пор не рассматривался.
Школьница собрала действующий прототип подвески, состоящий из восьми колес Рело, и представила свою разработку вниманию научного сообщества на конференции.
В ходе обсуждения работы оппоненты обратили внимание на вопрос о маневренности планетохода, оснащенного такой подвеской, в частности, на проблему осуществления поворотов.
Кристина предложила решение, аналогичное тому, что используется в современных гусеничных тракторах — блокировка одной из сторон колесной конструкции позволит осуществить поворот.
По словам школьницы, данная конструкция может стать альтернативой гусеницам и, кроме планетоходов, использование подвески на треугольных колесах возможно для внедорожной, сельскохозяйственной техники и даже для носилок, перевозящих раненых.
Всероссийская молодежная научно-практическая конференция «Колачевские чтения» уже в десятый раз собирает в Ступине молодых исследователей из разных регионов.
На площадке ступинского филиала МАИ студенты высших учебных заведений, школьники старших классов и аспиранты представили около полусотни докладов, охватывающих различные научные направления. Тезисы лучших работ будут опубликованы в ежегодном сборнике материалов конференции, который будет включен в Российский индекс научного цитирования.
«Колачевские чтения» — пример преемственности поколений и подготовки научных кадров. Профессор Борис Колачев явился основателем целой научной династии в Московском авиационном институте, не только семейной (общий трудовой стаж — 215 лет), но и «маевской». Он подготовил более 50 кандидатов технических наук. Восемь его учеников стали докторами технических наук, один — академиком РАН.
Ранее REGIONS сообщал, что в Ступине определили лучших знатоков истории среди школьников.
