Политика Российской Федерации направлена на увеличение территориальной геолокации при сохранении экологического равновесия окружающей среды с внедрением энергоэффективных технологий в развитие наземной инфраструктуры. Развитие транспортной инфраструктуры непосредственно зависит от совершенствования технологий строительства дорог, а также от проектирования и внедрения новейших конструкций машин, механизмов и новых материалов [3].
Процесс строительства автомобильных дорог капитального и временного действия воздействует на жизнедеятельность растений и животного мира Крайнего Севера [4].
При интенсификации освоения территории РФ, а именно районов Крайнего Севера, где сосредоточены крупнейшие залежи полезных ископаемых: нефти, газа, различных горных пород и др. - необходимо вводить в эксплуатацию наземные транспортно-технологические машины, которые способны сохранять свою работоспособность в суровых климатических условиях, а также обладать высокой проходимостью, маневренностью и универсальностью конструкции [2]. Универсальность конструкции должна заключаться в легкости технического обслуживания в полевых условиях вдали от ремонтных механических мастерских, т.е. ремонтные работы должны производиться агрегатным методом.
Для реализации новой технологии строительства временной зимней дороги (автозимника) [7] необходимо внедрение новых конструкций транспортно-технологических машин и устройств [1], удовлетворяющих политике развития транспортной инфраструктуры РФ в период импортозамещения.
Коллективом кафедры «Транспортные и технологические системы» Тюменского государственного нефтегазового университета разработаны инновационные конструкции машин и устройств для строительства, содержания и ремонта временных зимних дорог.
Рис. 1. Самоходная комбинированная машина СКМ-1: 1 – харвестер биомассы; 2 – колесо направляющее; 3 – каток опорный; 4 – колесо ведущее; 5 – рыхлитель; 6 – борт опрокидываемый; 7 – емкость для сбора пеллет; 8 – пресс-гранулятор; 9 – транспортер; 10 – циклон; 11 – барабанная сушилка; 12 – глушитель; 13 – выдувающий рукав
Рис. 2. Самоходный скрепер с прицепным снегоуплотняющим агрегатом: 1 – тягач; 2 – седельно-сцепное устройство; 3 – каток; 4 – выравниватель; 5; 6 – пневмокатки; 7 – виброплита
Машины и устройства для строительства автозимников:
1) самоходная комбинированная машина СКМ-1 (рис. 1) предназначена для проведения подготовительных работ путем уборки и ликвидации древесных отходов в результате вырубки леса, выкорчевывания пней с дальнейшим производством экологически чистого топлива – пеллет [11];
2) самоходный скрепер со снегоуплотняющим агрегатом (рис. 2) предназначен для вибрационного уплотнения снежной массы при строительстве автозимника. Данное устройство предварительно уплотняет и равномерно распределяет снежную массу для последующего ее уплотнения, предотвращая появление бульдозерного эффекта. В задней части снегоуплотняющего агрегата установлен профилограф для контроля качества дорожного полотна [9];
3) многофункциональный термоагрегат для увлажнения снежной массы (рис. 3), предназначенный для придания ей состояния, способствующего оптимальной уплотняемости и образованию прочного снеголедового слоя, при последующем промораживании в естественных условиях [5];
4) мобильный завод по производству нового строительного материала (рис. 4) предназначен для изготовления снеголедового щебня, который обеспечивает плотную поверхность дороги, чем увеличивает прочность и долговечность ее, значительно упрощает технологию строительства дорог [10].
Рис. 3. Термоагрегат для увлажнения снежной массы: 1 – паровой котел; 2 – топливопровод; 3 – паропровод; 4; 5 – подвеска; 6 – гидродвигатель; 7 – насос; 8 – емкость для топлива; 9, 14 – лыжа; 10 – гидроцилиндр; 11 – шлейф-уловитель пара; 12 – поперечный брус рамы; 13 – нож; 15 – поворотный круг; 16 – прицепное устройство
Рис. 4. Мобильный завод по производству строительного материала для временных зимних дорог: 1 – бункер; 2 – скребковый конвейер; 3 – приводной барабан; 4 – натяжной барабан; 5 – рабочая ветвь конвейера; 6 – нижняя ветвь конвейера; 7 – скребок; 8 – дополнительный конвейер; 9 – рабочая ветвь дополнительного конвейера; 10 – нижняя ветвь дополнительного конвейера; 11 – ленточный конвейер; 12 – скребок; 13 – увлажнитель; 14 – первый блок пил; 15 – вал; 16, 17 – поддерживающие вальцы; 18 – направляющие вальцы; 19 – второй блок пил; 20 – брусья; 21 – направляющее устройство; 22 – поддерживающее устройство; 23 – кулачковый валик; 24 – кожух; 25 – технологический блок; 26 – вентилятор; 27 – транспортер
Машины и устройства для ремонта и содержания автозимников:
1) устройство для ремонта временных зимних дорог (рис. 5), состоящее из прицепного агрегата и установленного на нем фрезерного аппарата, который путем срезки поврежденного слоя снежной массы увлажняет, перемешивает и равномерно распределяет снежную массу, обеспечивая значительное повышение прочности, несущей способности, а также долговечности отремонтированного снеголедового покрытия автозимника при полной механизации процесса восстановления [8];
2) снегоболотоход «СТРАННИК» для содержания и ремонта временных зимних дорог (рис. 6) представляет собой плавающую машину высокой проходимости, которая состоит из двух шарнирно сочлененных секций. Машина позволяет осуществлять уборку полотна снеголедовой дороги (СЛД) за один проход, кроме того, машина оснащена сменным навесным оборудованием, для выполнения различных мероприятий по ремонту и содержанию дороги, а также проведению спасательных операций при чрезвычайных ситуациях [6];
Рис. 5. Устройство для ремонта автозимников
Рис. 6. Снегоболотоход «СТРАННИК»
Рис. 7. Прицепной агрегат для уплотнения дорожных насыпей: 1 – дополнительный пневмокаток; 2 – гидроцилиндры; 3 – пневмоуплотнители; 4, 5 – гидроцилиндр; 6 – рама; 7 – прицепное устройство; 8 – поворотный круг; 9 – отвал; 10 – гребенка; 11 – кронштейн; 12 – прицепная рама
3) прицепной агрегат для уплотнения дорожных насыпей (рис. 7). Целью разработки устройства является увеличение несущей способности полотна дороги путем повторяющегося за один проход устройством воздействия регулируемой нагрузки на поверхность соприкосновения с грунтом перекатываемых по нему комплектов пневматических колес при одновременном подравнивании с частичным рыхлением уплотняемой поверхности дорожного полотна [12].
Нефтегазовая отрасль является приоритетным направлением развития Российской Федерации, т.к. является основополагающей в экономике государства. Природные ресурсы Крайнего Севера и Западной Сибири составляют основную долю от всего объема добычи страны [12, 13].
Разработанные конструкции машин и устройства необходимы для реализации инновационной технологии строительства временной зимней дороги (автозимника), которые также позволяют сократить время возведения автозимника почти вдвое и увеличить коэффициент бесперебойной ее эксплуатации с целью интенсификации освоения территорий Крайнего Севера.