Когда дело касается добычи полезных ископаемых в огромных масштабах, то горнодобывающие компании полагаются на работу "армии" огромных карьерных грузовых автомобилей ультра-класса , только которым под силу переместить с места на место миллионы тонн горных пород. И как любая другая техника, такие карьерные грузовики постоянно совершенствуются, приобретая все новые и новые возможности. Грузовик, о котором пойдет сейчас речь, ETF Haul Train, выделяется из общей массы подобных транспортных средств тем, что он может объединяться в длинные автопоезда и перевозить в четыре раза больше груза, чем другие карьерные самосвалы, под управлением одного единственного водителя.

Грузовики ETF Haul Train в корне отличаются даже от самых больших грузовых автомобилей, которые можно встретить на дорогах и стройплощадках. Они разработаны с учетом суровых условий эксплуатации в горнодобывающей промышленности. Большое количество осей этих автомобилей и надежные узлы, имеющие многократный запас по прочности, позволяют перемещать груз, весом от 50 до 400 тонн, для сравнения, типичные карьерные грузовики, если не брать в расчет грузовики ультра-класса, способны перевозить от 35 до 100 тонн груза. А грузовики ультра-класса, имеющие весьма внушительные габариты и, как следствие, невысокую маневренность, требуют работы специально обученных водителей и наличия достаточно широких дорог.

Все вышесказанное побудило специалистов германской компании European Truck Factory (ETF) заняться созданием "умного" карьерного грузовика-самосвала. В результате у них получилось транспортное средство, способное в зависимости от исполнения перевозить от 170 до 400 тонн груза. Вес груза равномерно распределяется на пять-семь осей автомобиля, каждая из которых имеет по четыре колеса. Активная система контроля колес "Central Tyre Inflation System" в режиме реального времени следит за дорожными условиями, контролирует и поддерживает давления в шинах автомобиля ETF Haul Train. При движении по мягкому грунту система автоматически снижает давление, а при движении по твердому и каменистому грунту - поднимает.

В случае, если какая-либо из покрышек выходит из строя, автомобиль ETF Haul Train поднимает вверх данную ось и уведомляет об этом водителя. Но, благодаря большому запасу прочности, автомобиль может завершить перевозку груза и на оставшихся осях. Помимо этого, грузовики ETF Haul Train являются действительно полноприводными, каждая ось которых подключена к двигателю с помощью собственной трансмиссии, а каждое из колес имеет собственную подвеску и способность поворачиваться в нужную сторону не только по горизонтали, но и по вертикали, что снижает радиус поворота, дает грузовику высочайшую маневренность и возможность совершить полный разворот практически на месте.

Но самой яркой чертой грузовиков ETF Haul Train является то, что они имеют возможность объединяться в автопоезд, которым управляет один единственный водитель. В отличие от автопоездов , созданных в рамках европейской программы SaRTrE , грузовики ETF Haul Train соединяются не за счет беспроводных технологий, а с помощью стальных соединителей, внутри которых проходят кабеля, по которым передаются сигналы управления скоростью, тормозами и направлением движения. Эти сигналы, передаваемые системой ведущего грузовика, позволяют действовать всем грузовикам автопоезда как единое целое, перевозя до 1500 тонн груза за одну поездку.

Машины-монстры - все о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними .

Эдди де Йонга, который, прежде чем стать главой European Truck Factory GmbH, несколько лет прожил в Индонезии, занимаясь импортом самосвалов из Нидерландов для одной из местных горнодобывающих компаний.

За время своей работы Де Йонг подсчитал, что в Индонезии примерно 12% от всего времени года приходится на дождливые дни (ученые называют даже цифру в 30% и больше), которые являются причиной временной остановки предприятия из-за невозможности эксплуатации техники в таких условиях. В результате карьер вынужден простаивать 12% дней в году, что, безусловно, представляет собой серьезную проблему. Поиск ее решения и побудил голландца задуматься о разработке совершенно нового дизайна карьерного самосвала, который бы позволил индустрии преодолеть доселе нерешенные трудности и задачи.

"Беседуя с руководством компаний, я спрашивал, что они хотели бы получить от нового самосвала, если его цена не является определяющим фактором", – отметил де Йонг. "Их ответ был: "наиболее дешевую цену перевозки одной тонны". Водители и механики указывали на множество необходимых вещей, однако 95% из них подразумевали решения, которые бы невозможно было использовать или реализовать по причине их высокой стоимости, времени внедрения или конкуренции на рынке".

"Как бы там ни было, в корпоративной среде обсуждение и принятие решений происходит на основе пожеланий боссов, а не механиков или инженеров, поэтому такие действия не отражают полноценной, реальной картины", – подвел итог де Йонг.

Спустя какое-то время после этих опросов голландец уволился из компании и полностью сконцентрировался на разработке своего нового прототипа. Он вернулся в Германию, где вместе с группой молодых инженеров и двумя "закаленными" ветеранами отрасли, начал использовать свои наработки, запустив тем самым проект. И вот, спустя девять лет ETF представила свой первый самосвал.

Поскольку основная рама существующих карьерных самосвалов, зачастую, и определяет срок службы всей машины, постоянно принимая на себя экстремальные напряжения, которые возникают от дорожных неровностей и ударов при погрузке породы в кузов, ETF решила применить на своем детище другое решение – монорельсовую раму (Monorail). В отличие от традиционной конструкции, когда рама ложиться поверх осей, в новом самосвале она располагается между ними, что способствует снижению центра тяжести и, как следствие, улучшению устойчивости машины.

Еще одна ключевая особенность, связанная с новой рамой – наличие дополнительных осей. Благодаря им самосвал ETF в зависимости от своего размера может иметь от 8 до 16 точек передачи нагрузки на колеса (у существующих моделей их всего четыре). При такой конструкции действующие силы равномерно распределены по всей раме, при этом практически полностью устраняются эффекты кручения. В сочетании с длинным ходом подвески, составляющим 950 мм, рама Monorail меньше подвержена усталостным напряжениям и позволяет увеличить срок службы всей машины, заявляют разработчики.

Для того чтобы ETF смогла реализовать свою желаемую полноприводную систему с возможностью управления всеми колесами, ей потребовалось пересмотреть существующую концепцию по количеству осей на самосвалах. Традиционные машины данного типа, как известно, оснащаются двумя мостами: передним и задним. На задний мост передается крутящий момент, а также основная часть веса при загрузке кузова, что в сочетании требует установки на него очень больших шин, которые, в то же время, все равно подвержены сильному износу.

Учитывая дороговизну такой резины и ее нехватку из-за чрезмерного спроса, это стало еще одной причиной, почему де Йонг и его команда решили добавить в свой концепт больше осей (в зависимости от модификации самосвал ETF может иметь от 4 до 8 мостов), и "обуть" их в одинаковые шины гораздо меньшего размера, равно как и стоимости. В результате, самосвал ETF использует шины 24.00R35 вместо традиционных "монстров" 56/80R63, которые к тому же вызывают достаточно большие трудности при их транспортировке и замене. Кроме того, поскольку новая машина изначально планировалась в модульном исполнении, установка на нее унифицированной резины и системы качающихся осей, по сути, была необходимостью.

Таким образом, концепт ETF имеет полный привод и систему рулевого управления на все колеса с функциями АБС и контроля тяги. На малых и средних скоростях данная система поворачивает всеми колесами, тем самым снижая износ шин, а при движении с высокой скоростью два задних моста постепенно автоматически преобразуются в жесткую систему, увеличивая общую устойчивость и стабильность самосвала.

Все оси оснащены двумя дублирующими рулевыми гидроцилиндрами, каждый из которых имеет свою собственную замкнутую гидравлическую систему, поэтому в случае отказа одного из цилиндров, второй сможет полностью его заменить. Встроенное электронное управление оптимизирует ускорение поворота и следит за состоянием всей системы в целом.

Дополнительные оси способствуют более равномерному распределению общей массы машины на 20 колес (в конфигурации с пятью осями, по четыре колеса на каждую). Также предусмотрена система автоматического подъема осей, позволяющая уменьшить контакт резины с дорогой при движении порожнем, или предотвратить выход машины из строя в случае прокола одной из шин. При этом шины снабжены централизованной системой подкачки, а на оси установлены датчики давления и температуры, следящие за износом колес и правильным распределением нагрузки во время езды.

Говоря о подвеске, де Йонг заявил: "Мы разрабатывали наш самосвал так, чтобы он имел подвеску с таким же уровнем комфорта, как и Mercedes". И действительно, инновационная машина получила гидропневматическую, самовыравнивающуюся (поддерживающую постоянный уровень пола) подвеску, которая вместе с качающимися осями (10 градусов вправо/влево) минимизирует общий крен кузова на буграх и снижает просыпание материала при транспортировке.

Все оси взаимодействуют между собой через централизованную систему, соединяющую поршневую камеру одного пружинного цилиндра с кольцевой камерой на другой стороне самосвала. Такая схема не допускает перегрузки амортизатора на одной оси во время сильных скачков при езде на особо сложных участках.

Что касается двигателя, то самосвал использует от 4 до 6 независимых систем питания. Такой подход, по мнению де Йонга, подразумевает целый ряд преимуществ для подрядчиков и операторов, в том числе даже меньший износ тормозов и рулевой системы. "Если взглянуть на рабочий цикл карьерного самосвала, то приблизительно 50% от этого времени он ездит пустым. А когда машина движется без груза, ей не нужны все 2 000 кВт мощности. 15,9-литровый турбированный двигатель вырабатывает 480 кВт номинальной и 576 кВт максимальной мощности на скорости 1 800 об/мин.

Поэтому мы решили использовать несколько таких дизелей", – отметил де Йонг. В результате, при движении машины порожнем два двигателя отключаются автоматикой без вмешательства оператора, то же самое происходит и в случае выхода мотора из строя. "Если с каким-то двигателем возникнут проблемы, самосвал продолжит движение до сервиса на оставшихся трех, а поскольку машина создана по модульному принципу, техники смогут извлечь и заменить мотор всего за 15 минут, и грузовик снова будет готов к работе".

Безопасность любого грузовика, в особенности большегрузного горного самосвала, который практически постоянно движется в нескольких метрах от обрыва, конечно же, начинается с тормозов. На концепте ETF применена тормозная система, использующая полностью динамическое, гидрокинетическое замедление на всех колесах с тормозящим моментом 38 000 Нм на каждое. Все колеса также имеют дисковые тормоза сухого типа и жидкоохлаждаемый стояночный тормоз с системой ABS, что еще больше увеличивает столь необходимую для таких тяжелых и мощных машин безопасность.

В Индонезии, проводя свои опросы, де Йонг очень часто натыкался на одну проблему, связанную с безопасностью вождения. "В индонезийском карьере около 60% водителей являлись женщинами из окрестных деревень и городков. Естественно, многие из них никогда даже не водили обычную машину, но при этом они учились управлять гигантскими самосвалами". Рост женщин, как правило, не превышал 160 см, поэтому доставать должным образом до педалей было проблематично.

"Они вынуждены были сидеть на краю сидения, чтобы нормально давить на педали, и в таком положении им приходилось находиться более 8 часов в день. Учитывая этот опыт, мы сделали педали регулируемыми по высоте, обеспечив тем самым правильную посадку и комфортное вождение большему количеству людей; таким образом, довольно существенная проблема безопасности операторов решилась очень просто".

В числе других функций безопасности, поставляемых на самосвалах ETF в стандартной комплектации, входит система "анти-сон", сигнализирующая водителю о приближающейся усталости, прибор измерения содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе и оптическая система безопасности, снижающая утомление во время ночных смен. После посещения канадских и австралийских "нефтяных песков" де Йонг понял, что хотя менеджеры постоянно и говорят о безопасности, водители все равно отрабатывают более чем 12-часовые смены, при этом имея дело с несколькими мертвыми зонами.

Другие операторы жаловались на плохую обзорность карьерной дороги из-за ее кривизны – так как свет от передних фар распространяется преимущественно прямо, водитель, если ему необходимо совершить крутой поворот, видит перед собой так называемую "темную стену", а не участок, куда ему следует поворачивать. Поэтому де Йонг решил оснастить свои самосвалы дополнительными передними угловыми фарами.

Имея в своем распоряжении несколько камер, автоматически подсвечиваемую систему зеркал, а также пять двухдиапазонных радаров и два радара скорости, оператор обеспечен более чем достаточной видимостью и осведомленностью. Для еще большей безопасности самосвал ETF оснащен системой предупреждения столкновений как со статичными, так и с движущимися объектами.

Что касается комфорта, то в кабине установлено три сидения, позволяющие проводить удобную и эффективную программу обучения. Стекла оснащены специальной изоляцией, поглощающей температуру и шум, а также унифицированными стеклоочистителями длиной 810 мм. Оператор имеет естественную линию видимости на расстоянии 1 метра от кабины, а также беспрепятственный полукруговой обзор (360 градусов вместе с камерами и радаром). При этом программное обеспечение приборной панели было написано таким образом, чтобы отображать только своевременную и необходимую системную информацию, и не отвлекать оператора от важных функций, связанных с производительностью самосвала.

"Второй важнейшей задачей для нас был вопрос воздействия техники на окружающую среду", – отметил де Йонг. "Все говорят об этом, но мало кто реально что-то делает". Самосвалы ETF могут эксплуатироваться на различных видах горючего, включая обычный дизель, биодизель, а также смеси дизельного топлива с сжиженным газом или водородом.

По данным компании, вследствие уменьшенного расхода топлива они выделяют на 56% меньше оксидов азота (NOx) и углеводородов (HC), на 63% меньше ТЧ и на 15% меньше углекислого газа. Кроме того, благодаря установке специальной системы фильтров инженерам ETF удалось на 85% сократить количество отработанного масла, а инновационный подход в конструкции осей, подвески и трансмиссии обеспечил 47-процентную экономию средств, связанных с резиной, заявляют в компании.

Вместе с революционным самосвалом ETF привнесла на рынок и совершенно уникальную для отрасли бизнес модель, которая предлагает клиенту оплачивать аренду грузовиков на основе перевезенных тонн или количества пройденных километров. Полное техническое обслуживание, ремонт и замена резины включены в оплату арендного контракта и гарантируют 95-процентную техническую готовность (быстрая замена) в течение всего срока службы машины (до 90 000 моточасов, что эквивалентно 11 или 12 годам использования). Такая аренда означает отсутствие для клиента капитальных затрат, все что он оплачивает – это топливо и работа водителя.

Но и это еще не все. Разработчики решили не останавливаться на достигнутом и, похоже, дерзнули окончательно переписать все каноны отрасли: с помощью специальных гибких стальных тросов, содержащих кабели передачи данных по управлению скоростью, тормозами и рулевой системой, самосвалы ETF способны объединяться в так называемый автопоезд из максимум 4 грузовиков (Haul Train), управление которым осуществляется одним оператором из головной машины.

В результате, за один цикл подобный "караван", при условии, что он будет состоять из наиболее мощных в линейке ETF моделей MT-400, сможет перевозить до 1 400 тонн породы. Кто-то скажет, что подобная схема весьма трудна в реализации и предусматривает большое количество дополнительных сложностей, и будет, в принципе, прав. Однако, согласитесь, почти полторы тысячи тонн перевезенного груза за цикл – звучит более чем внушительно.

От зарождении идеи до представления готовой продукции у де Йонга и его компании ушло девять трудных лет, которые сопровождались поисками инвесторов и решением, казалось бы, изначально не решаемых задач. Однако технологические достижения, реализованные на новых машинах, существенно преобразили 60-летний дизайн горных самосвалов и все-таки перенесли его в XXI век. Сможет ли эта идея прижиться на рынке и оказать глубокое влияние на горнодобывающую отрасль, или же так и останется на уровне опытных образцов, покажет только время.

Карьерные самосвалы грузоподъемностью в 760 тонн и даже более уже скоро могут выйти на работу. Компания ETF Mining Equipment из словенского города Марибор построила инновационную машину, изюминка которой – модульная компоновка.

В итоге карьерный самосвал, словно конструктор LEGO, можно за 15 минут укомплектовывать с помощью погрузчика мотор-колесами и дополнительными аккумуляторами.

Самый большой в мире грузовик ETF

Кроме того, водительскую кабину можно демонтировать, и использовать машину как прицеп в составе гигантского автопоезда. Общее количество осей карьерного самосвала – от двух до восьми. Грузоподъемность от 180 до 760 метрических тонн. Длина машины при этом варьируется от 12,5 до 29 метров.

Самое интересное, что все колеса ведущие и управляемые,что делает машину супер-маневренной. Радиус разворота двуосной секции – 20,7 м, а восьмиосной – 40,9 м. Этому карьерному гиганту нужна дорога шириной всего 24 м, что на 3,6 – 7,2 м меньше, чем для существующей техники аналогичного класса. Пока что машина от ETF Mining Equipment существует в единственном, 5-осном варианте. Ожидается,что в ближайшее время она выйдет на ходовые испытания в условиях реального карьера.

ETF Инновация модульного исполнения (Анонс статьи Журнала Горное дело 2013 №1)

Концепция, заложенная в инновационные карьерные самосвалы ETF, предусматривает: полный привод всех колес, рулевое управление всеми осями одновременно, регулировку тягового усилия, применение противоблокировочной системы для всех колес, применение одинакового размера шин для самосвалов разной грузоподъемности. Это обусловливает реализацию преимуществ машин с жесткой рамой и маневренность с управлением всеми колесами шарнирно-сочлененных самосвалов. При грузоподъемности 218 т двадцать шин размером 24.00R35, установленные на пять осевых линий, поддерживают полный вес машины. При этом обеспечивается разворот самосвала на 180 градусов.

Концепт-самосвал, разработанный компанией ETF European Truck Factory GmbH, это первое принципиальное новое конструкторское решение в карьерном автомобильном транспорте за последние 60 лет.

Традиционно карьерные самосвалы особо большой грузоподъёмности (более 100 т) имеют только две оси, одна из которых ведущая. Самосвалы ETF имеют две или три ведущих оси в зависимости от грузоподъёмности при полном приводе всех колес.

Каждая осевая линия самосвалов ETF состоит из двух качающихся осей на гидропневматической подвеске, обеспечивающих равную нагрузку на шины, оптимальное сцепление с поверхностью дороги.

Гидропневмоподвеска в сочетании с качающимися осями позволяет самосвалу практически скользить по неровностям дорог, что в конечном итоге обеспечивает плавность хода и снижение просыпей породы. Кручение шасси практически устранено.

Компания ETF предусматривает выпуск четырех базовых моделей:

MT 170 - грузоподъемностью 155 т, 4-я осями и 16-ю колесами;

МТ 240 – грузоподъемностью 218 т, 5-ю осями и 20-ю колесами;

МТ 320 – грузоподъемностью 290 т, 6-ю осями и 24-я колесами;

МТ 400 - грузоподъемностью 363 т, 7- ю осями и 16-ю колесами;

Принципиальным является то, что монорельсовая рама самосвала располагается между осями, воспринимая нагрузку равномерно от всех осей.

ETF D5-484 / Фото: www.popmech.ru

Проблема грузоподъёмности карьерных самосвалов стоит так же остро, как и 50 лет назад. Есть два решение - или делать всё более мощные самосвалы (как легендарный БелАЗ-75710), или строить модульные поезда. Самый необычный концепт такого плана предлагает словенская компания ETF Trucks.

Сразу отметим, что на данный момент существует лишь один опытный экземпляр ETF - компания молодая, и её концепция пока что - только в компьютерных скетчах. Но идея явно реализуема, плюс у ETF большие планы и немаленькая гамма решений, так что, возможно, через пару лет они выйдут на рынок и займут там лидирующие позиции.

Изображение: www.popmech.ru

Основной модуль - это 20-колёсный грузовик ETF Mining Truck с 5-ю ведущими (!) осями. Причём не просто ведущими, но и управляемыми. Модульность заключается в том, что за время, не превышающее 15 минут, с грузовика можно демонтировать блок-кабину, превратив его в прицеп, или укоротить базу, «отстегнув» несколько блок-осей. Иначе говоря, весь грузовик - это конструктор.

ETF D5−484 / Изображение: www.popmech.ru

Подразумевается, что из стандартного набора из блок-осей, блок-кузовов, блок-кабин, можно собрать как минимум 6 различных модификаций: две оси с грузоподъёмностью 180 т, три оси на 284 т, четыре оси на 380 т, пять осей на 484 т, шесть осей на 570 т и 8 осей на 774 тонны! Причём последние две конфигурации будут рекордными среди карьерных грузовиков, оставив позади даже «БелАЗ».

Изображение: www.popmech.ru

При этом грузовик на 180 т и грузовик на 774 т будут иметь типовую высоту и ширину, то есть смогут передвигаться по одним и тем же дорогам.

Изображение: www.popmech.ru

Колёса и шины для грузовиков нестандартные и также разработаны ETF. Они рассчитаны на сверхнагрузки, которые не могут выдержать типовые колёса для карьерных самосвалов. С другой стороны, «многоколёсность» позволяет грамотно распределить нагрузки.

ETF D8−774 / Изображение: www.popmech.ru

А вот единственный на данный момент ETF, существующей «в железе»:

Грузовики любых конфигураций могут объединяться в так называемые ETF Haul Train - автопоезда, способные перевозить от 568 до 6192 (!) тонны груза. Каждый блок сохраняет свой собственный двигатель, но управление идёт из головного грузовика.

Изображение: www.popmech.ru

Компания предполагает, что грузовики смогут получить и другие назначение, помимо горных разработок (концепция ETF Multipurpose Truck).

Изображение: www.popmech.ru

На этой же базе компания разработала ковшовый погрузчик ETF Rigid Wheel Loader WL-85 с пятью осями грузоподъёмностью 85 метрических тонн.

Изображение: www.popmech.ru

А также грейдер ETF Motor Grader. Обратите внимание, что он, как LEGO, собран из существующих в грузовиках деталей и элементов.

Изображение: www.popmech.ru

Вот такая концепция. Нам нравится. А вам?

МОСКВА, издание "Популярная механика"
12