Команда учащихся Робоквантума детского технопарка «Кванториум» Ставрополь»: Дмитрий Окс (учащийся 7 класса), Алексей Валюшко (учащийся 9 класса), Инна Гвоздикова (учащаяся 9 класса), Владислав Переверза (учащийся 9 класса) и Артём Фесенко (учащийся 9 класса) заняли первое место в VI Всероссийской научно-технической конференции «Строим IT-будущее вместе».

В рамках Международного конкурса детских инженерных команд «Кванториада» (ICCET 2019) юным изобретателям был брошен вызов – предложить своё решение по совершенствованию современных канатных дорог, сделанных таким образом, что фуникулёры прочно связаны с тросом и не могут по нему двигаться. Такая канатная дорога сложнее и приходится использовать в два раза больше троса, ведь одна часть двигается вперёд, а вторая обратно. Кроме того, строительство таких канатных дорог является дорогостоящим и трудоёмким процессом, а сами канатные дороги становятся фундаментальным неотделимым сооружением. Решением этой проблемы стал прототип самоходного фуникулёра – прототипа будущих мобильных канатных дорог, которые можно будет развернуть на любом прочно зафиксированном тросе, не требующем специальных опор.

Для решения этой задачи ребята получили прототип фаникулёра весом около 4 кг, перемещающего груз до 2 кг по свободно натянутому тросу «в гору» со скоростью до 50 сантиметров секунду и способного переезжать узел крепления на опоре.

Чтобы собрать конструкцию, движущуюся по тросу с помощью четырёх колёс, школьником понадобились такие навыки, как конструирование, механика, электроника, программирование, энергетика и материаловедение. Сами колеса ребята проектировали и распечатывали отдельно на 3D-принтере.

К двум колёсам с помощью цепи подводится энергия для вращения. Для надёжности и функциональности устройство имеет два отдельных привода, каждый из которых работает от своего двигателя.

Чтобы исключить возможность проскальзывания колёс по тросам был разработан прижимной механизм, помогающий тележке подниматься по наклонному канату и работающий от третьего двигателя устройства. Тележка работает на литиевых аккумуляторах из конструктора по робототехнике. Причём блок управления аккумуляторами и управление движения фуникулёром разведены по разным контроллерам, чтобы в случае поломки или выхода из строя, легче было отремонтировать или заменить блок целиком.

Управление тележкой производится при помощи мобильного телефона, через блютуз-модуль. Ребята написали программу для контроллера и установили его внутри устройства. Отправляя команды с мобильного телефона можно управлять всеми двигателями тележки, заставляя её ездить вперёд и назад, усиливать или ослаблять сжатие колёс.

Проект, созданный ребятами, не требует мощных узлов с двигателями, которые тянут весь канат с грузом. Энергия тратится только для перемещения необходимого груза, что позволяет пустить подряд несколько подобных тележек.

Натянуть трос над рекой или обрывом и начать движение по нему гораздо быстрее, чем строить какой-то комплекс по примеру современных канатных дорог. Это может пригодиться для строительных или спасательных работ.

Процесс разработки проекта потребовал не мало усилий. В самом первом прототипе, собранном из конструктора «Lego» была опробована идея размещения узлов в устройстве и проверена балансировка на канате.

Второй прототип включал в себя уже алюминиевый каркас, те же двигатели, что установлены сейчас, но другие колёса и другие размеры. И второй прототип смог удержаться на канате и двигаться до опоры. На нём ребята смогли написать программу для контроллера движения и опробовать его в работе, но переезжать через промежуточную опору второй образец не хотел и грузоподъемность у него была меньше, чем хотелось бы.

После проведённых испытаний ребята перенесли двигатели на стальную раму из квадратных труб, сконструировали свои колёса и доработали прижимной механизм. Устройство стало тяжелее, и трос начал проскальзывать между колёс и для лучшего сцепления с поверхностью на них натянули канцелярские резинки.

Предложенный вариант мобильной канатной дороги имеет перспективы инженерного совершенствования такие, например, как: увеличение грузоподъёмности, интервала автономной работы без подзарядки. Но ещё больше у него перспектив применения: строительные, спасательные, альпинистские работы в горах, на высотных зданиях и сооружениях.