当前事故救援、灾区建设以及山区道路建设等问题渐渐引起人们的重视,传统工程汽车由于较低的底盘设计,在山区、灾区等救援中,难以在泥沙、沟壑路面便捷高效的去完成运输物资、输送人力、救治伤员等任务。并且在一些更复杂的路面上,传统的充气轮胎极易发生爆胎等安全事故。
针对以上问题,我们设计了一种多模态复合构型特种车辆,并且为该车辆匹配了柔辐式非充气轮胎。轮、足两者融为一体的多模态可变形车辆,拥有轮式、足式、轮足式三种模态的行进方式,对解决传统汽车行车过程中的爆胎、遇到沟壑通过性能差等问题具有突破性进展,具有良好的抗冲击性能、高通过性能以及惊人的攀爬能力,使其能够应对各种不同的复杂路况,提高车辆的通过性以及生产工作效率。采用的核心技术如下:
(1)柔辐式非充气轮胎。柔辐式非充气轮胎的设计基于单元构型法构建。柔辐式非充气轮胎的柔辐支撑体由柔辐单元环形阵列45组构成,每组柔辐单元的构造角度为8°。每个柔辐单元包括柔辐内圈、柔辐周辐板、柔辐侧辐板、柔辐外圈。柔辐侧辐板通过“曲面化”处理,设计成具有一定曲率的波浪线型,曲率为1/15。该设计使轮胎能够具有更好的缓冲与减震性能。柔辐式非充气轮胎胎体材料选用聚氨酯材料,其性能介于橡胶与塑料之间,兼具橡胶的高弹性与塑料的耐磨性,同时耐低温、耐湿滑、耐老化,综合性能优越。
(2)多模态轮足机构的设计。多模态轮足机构的设计采用仿生学技术,模拟人体腿部构造以及腿部运动规律。该结构重点为在特种车辆底盘部位加入设计的四条支撑腿,动力驱动主要由车轮轮辋中的轮毂电机产生,各条支腿的动力主要由各关节中的伺服电机产生。该轮足机构由四个可饶轴转动的关节、三级腿部结构组成,共有6个自由度。各关节内部设置有RV减速器与伺服电机搭配合理的传动比驱动各腿部结构能够平稳运行,该轮足机构通过新型柔辐式非充气轮胎与地面接触,该非充气轮胎通过轮毂电机驱动。
(3)腿部液压系统的设计。腿部配有液压系统,提高车辆在特殊地形的攀爬能力。液压系统能够提供高效的力量传递,能量损失少,能够实现精确的位置和速度控制。承载能力强:液压系统可以承受较高的负载,通过增加液压油的压力来提高负载能力。隔离性好:液压系统中的液体可以起到隔离振动和冲击的作用,保护机械系统和操作员的安全 。
基于柔辐式非充气轮胎的多模态复合构型特种车辆,是一种应对复杂环境的特种工程车辆新产品,为事故救援、灾区建设等使用场景提供便捷高效的运输工具,从根本上解决因道路条件恶劣造成的一系列困难问题。