Dla laika wszystkie samochody ciężarowe to po prostu TIR-y, co jednak w wielu przypadkach jest sporym błędem. Dobrym przykładem ciekawego modelu samochodu ciężarowego jest właśnie ciągnik balastowy. Jest to rodzaj ciągnika samochodowego, który został dociążony odpowiednim balastem. Wykorzystuje się go do ciągnięcia ciężkich pojazdów albo wieloosiowych przyczep o dużej ładowności.
Czym wyróżnia się ciągnik balastowy?
Patrząc na typowy ciągnik balastowy już na pierwszy rzut oka widać, że ma się do czynienia z pojazdem nietypowym. Jego budowa jest nieco inna niż w przypadku klasycznego samochodu ciężarowego, ponieważ zamiast zwartej i prostej konstrukcji, wyposażony jest on w dodatkowe elementy za szoferką.
Budowa i przeznaczenie balastu
Na tylnej części auta, dokładnie nad tylną osią pojazdu, umieszczone są specjalne pojemniki z balastem, które wykorzystywane są do dociążenia kół napędowych ciągnika. Z reguły stosowane są tam pojemniki z piaskiem, lecz równie często spotkać się można z balastem w postaci wody, a nawet bloków betonowych lub stalowych. Funkcję balastu najczęściej pełnią betonowe lub stalowe bloki, choć stosuje się także zbiorniki na wodę i piasek.
Cel stosowania dociążenia
Jaki jest cel stosowania takiego dociążenia? Ciągnik balastowy wykorzystywany jest do transportowania naprawdę ciężkich elementów. Sprawia to, że konieczne jest dociążenie jego osi napędowej, aby powstała odpowiednia siła uciągu zdolna do ruszenia i transportowania ponadnormatywnego ładunku. Balast pozwala na zwiększenie przyczepności kół ciągnika do nawierzchni. Masa balastu uzależniona jest przede wszystkim od mocy ciągnika i warunków eksploatacji.
Kluczowe cechy techniczne ciągników balastowych
Najważniejszym parametrem ciągnika balastowego jest siła uciągu. Jest ona uzależniona nie tylko od mocy silnika, ale także od tego, jak skutecznie jest przekazywana na osie ciągnika - te zaś muszą mieć zapewniony stały kontakt z podłożem. Aby było to możliwe, ciągniki wyposaża się w balast - stąd też wzięła się ich nazwa.
Układ napędowy i przeniesienie mocy
Dla zapewnienia najbardziej korzystnego (równomiernego) rozłożenia przekazywanej mocy wszystkie osie lub zdecydowana ich większość są napędzane. W ciągnikach balastowych, które powstały z wykorzystaniem elementów jezdnych seryjnych ciężarówek, stosowane są koła o typowej średnicy 22,5". Z reguły wykorzystuje się opony o podwyższonej wytrzymałości na obciążenia (mają wzmocnione barki). Największe i najmocniejsze ciągniki wyposażane są w specjalne mosty napędowe i znacznie większe niż typowe koła - nawet o średnicy powyżej 25". Koła o dużej średnicy pozwalają nie tylko lepiej przenieść gigantyczny moment obrotowy, ale także zapewniają właściwą przyczepność do nawierzchni.
Duża moc silnika i wartość momentu obrotowego sprawiają, że zamiast typowych sprzęgieł stosowane są znacznie bardziej wytrzymałe tzw. przetworniki momentu obrotowego. Przykładowo, zautomatyzowana skrzynia biegów ZF z hydraulicznym konwerterem momentu obrotowego zapewnia idealnie płynne przekazanie napędu, ale także pozwala zwiększyć maksymalny moment obrotowy ze standardowych 3000 do niebotycznych 6300 Nm.
Układy chłodzenia
Relatywnie mała prędkość, jaką osiąga pojazd z ładunkiem, w połączeniu z dużym obciążeniem termicznym silnika wymaga instalacji znacznie bardziej wydajnych niż seryjne układów chłodzenia. Chłodnice oleju, wody i powietrza doładowującego - wyposażone w zespoły wentylatorów - montuje się bezpośrednio za kabiną kierowcy.
Systemy sterowania i kontroli
Mocny silnik i odpowiedni układ napędowy to jednak nie wszystko, co powinien mieć nowoczesny ciągnik. Bardzo ważne jest także wyposażenie pojazdu w odpowiednie systemy sterowania i kontroli, których zadaniem jest współpraca z układami przyczepy lub naczepy. W obecnie produkowanych ciągnikach balastowych to z kabiny kierowcy - a nie, jak to było w starszych konstrukcjach, z pulpitu przyczepy lub naczepy - jest możliwość sterowania praktycznie wszystkimi ich funkcjami. Jeśli naczepa lub przyczepa ma hydrauliczny układ sterowania skrętem kół czy wielkością prześwitu platformy transportowej nad jezdnią, to funkcje te mogą być obsługiwane w czasie jazdy bezpośrednio z kabiny kierowcy (przez niego samego lub pomocnika). Standardem staje się także wyposażanie ciągników balastowych w kamery, których zadaniem jest przekazywanie do kabiny obrazu tego, co się dzieje z tyłu ciągnika lub całego zestawu.
CplusE #02 - Spinanie ciągnika siodłowego z naczepą
Rodzaje ciągników balastowych: Z siodłem lub bez siodła
Ciągniki balastowe dzielą się na dwa podstawowe rodzaje:
- Te przeznaczone do holowania wieloosiowych przyczep. Są one wykorzystywane do transportu najcięższych i największych ładunków.
- Takie, które wyposażone w sprzęg siodłowy współpracują ze specjalistycznymi - głównie niskopodłogowymi - naczepami. Ciągników balastowych współpracujących z naczepami używa się głównie do przewozu wysokich i/lub długich ładunków o masie nieprzekraczającej z reguły 100 ton.
W zależności od masy przewożonego ładunku naczepa spoczywa na siodle ciągnika bezpośrednio lub pośrednio, gdy naczepa wsparta jest na dodatkowym, pomocniczym wózku (tzw. dolly). Jego zadaniem jest rozłożenie nacisku na większą liczbę osi (ciągnika i wózka). To rozwiązanie jest stosowane przy transporcie cięższych ładunków.
Balast w ciągnikach ze sprzęgiem siodłowym
Ciągniki współpracujące z naczepami zazwyczaj nie mają dodatkowego balastu - jako że odpowiednie dociążenie osi napędzanych stanowi już sam przewożony ładunek. Kilkutonowy balast bywa montowany wówczas, gdy ciągnik zestawiony jest z pustą naczepą, a warunki drogowe nie zapewniają odpowiedniej przyczepności kół (np. podjazd pod górę, śliska nawierzchnia).
W większości obecnie produkowanych ciągników wyposażonych w sprzęgi siodłowe jest możliwość podnoszenia osi nienapędzanych. Podniesienie takiej osi powoduje dociążenie kół napędzanych, a tym samym przyczepność do nawierzchni (ze względu na możliwość przekroczenia dopuszczalnego nacisku na osie podczas jazdy z ładunkiem takie rozwiązanie może być stosowane jedynie incydentalnie). Ciągniki wyposażone w sprzęgi siodłowe mogą być wykorzystywane także do holowania wieloosiowych przyczep. Wówczas na siodle instalowana jest specjalna skrzynia ładunkowa, w której znajduje się m.in. balast, koła zapasowe i dodatkowe wyposażenie techniczne.
Ciągniki balastowe jako pchacze
Największe dociążenia stosuje się w przypadku ciągnięcia ciężkich ładunków na drogach o dużej pochyłości, np. w górach, lub o ograniczonej przyczepności, np. na nawierzchniach z kostki granitowej czy stalowych pokładach barek transportowych. W takich sytuacjach stosuje się też samochody pchające, których zadaniem jest zwiększenie skuteczności hamowania oraz usprawnienie manewrowania całego zestawu.
Wszystkie ciągniki balastowe, bez względu na rodzaj, mogą być ze sobą zestawiane, zwielokrotniając tym samym siłę uciągu. Pojazdy można łączyć ze sobą zarówno z przodu zestawu, jak i z tyłu - wówczas pełnią funkcję "pchaczy", wspomagając inne ciągniki na przykład podczas pokonywania stromych wzniesień.
Producenci i wybrane modele ciągników balastowych
Ciągniki balastowe wyposażone w sprzęgi siodłowe w swojej ofercie mają wszyscy liczący się europejscy producenci samochodów ciężarowych. Skala produkcji takich pojazdów nie jest duża i praktycznie każdy budowany jest na konkretne zamówienie klienta. Pod uwagę brane są m.in. warunki klimatyczne, w jakich eksploatowany ma być samochód. Ciągniki, które będą pracowały w ciepłym klimacie, wyposażane są w układy chłodzenia silnika o większej wydajności. Ponieważ skala produkcji nie jest duża, to niektórzy producenci zlecają wytwarzanie ciągników balastowych (zarówno tych do przyczep, jak i wyposażonych w sprzęgi siodłowe) wyspecjalizowanym i powiązanym z nimi - także kapitałowo - firmom.
Współcześni producenci i popularne modele
Tego typu pojazdy budowane są z wykorzystaniem znacznej ilości elementów stosowanych w seryjnych ciężarówkach. W największej liczbie produkowane są ciągniki balastowe, których siła ciągu nie przekracza 200-250 ton.
- DAF: Dla DAF-a ciągniki balastowe wytwarza GINAF. Modelem przeznaczonym do holowania najcięższych ładunków jest DAF XF-510 FTM. Ten ciągnik o układzie napędowym 8×4 wyposażony jest w silnik Paccar MX-13 o pojemności skokowej 12,9 l rozwijający moc 375 kW (510 KM) i maksymalny moment obrotowy 2500 Nm.
- MAN: MAN używa dla tego typu pojazdów marki handlowej ÖAF. Obecnie flagowym reprezentantem tej kategorii ciężarówek jest model MAN TGX 41.640 8×4. Ciągnik napędzany jest sześciocylindrowym rzędowym silnikiem D38 o pojemności skokowej 15,2 l. Jednostka osiąga moc 470 kW (640 KM) i dysponuje momentem obrotowym wynoszącym 3000 Nm. MAN TGX 41.640 wyposażony jest w przekładnię hydrokinetyczną ze sprzęgłem ciernym i przekładnią przyspieszającą (overdrive). Moce silników najbardziej popularnych ciągników balastowych o sile uciągu 200-250 t wynoszą około 600-700 KM. Taką mocą dysponuje np. MAN - ÖAF TGX 41.680 FVD oraz Mercedes-Benz/Titan Actros SLT 4160 o układach napędowych 8×6. Jeden z limitowanych egzemplarzy MAN "Stealth Bomber" TGX 41.640 SLM, z dopuszczeniem do 250-tonowych zestawów, charakteryzuje się ciemną kolorystyką, polerowanymi felgami, orurowaniem z trzema belkami LED oraz pomarańczowymi detalami.
- IVECO, Mercedes-Benz (w nazwie dodaje człon: Titan), Scania i Volvo również mają podobne ciężkie ciągniki w swojej ofercie.
- Scania: Najsilniejszym ciągnikiem w ofercie Scanii jest zaprezentowany przed trzema laty model R 730 8×4. Model ten oferowany jest z silnikiem V8 o pojemności skokowej 16,4 l, osiągającym moc 537 kW (730 KM) i maksymalny moment obrotowy wynoszący 3500 Nm. Scania R 730 8×4 oferowana jest w odmianie standardowej przeznaczonej do ciągnięcia przyczep lub naczep o DMC zestawu 180 t oraz wersji wzmocnionej, w przypadku której DMC zestawu wzrasta do 250 t. Scania R 730 8×4 wyposażona jest w zautomatyzowaną skrzynię Opticruise 12+2 i retarder.
- Volvo: Modelem przeznaczonym do holowania ciężkich ładunków jest FH 16.750 8×4, wyposażone w najmocniejszy (750-konny) w historii firmy silnik o pojemności skokowej 16 l (typ D16K) i maksymalnym momencie obrotowym 3550 Nm. Silnik współpracuje ze specjalnie wzmocnioną skrzynią biegów I-Shift z biegami pełzającymi (umożliwiającymi jazdę z prędkościami rzędu 0,5-2 km/h) i osiami napędowymi o zwiększonej wytrzymałości. Tak wyposażone Volvo FH 16.750 8×4 może tworzyć zestaw drogowy o DMC do 325 t.
- Renault: Renault wytwarza takie pojazdy samodzielnie, a także pod marką Sisu (ta fińska firma należy do Renault).
Największe i najsilniejsze ciągniki balastowe
Rynek na największe i najsilniejsze ciągniki balastowe jest bardzo ograniczony. W skali roku Nicolas Industrie sprzedaje zaledwie kilkanaście pojazdów modelu TR 10×10 i trochę słabszego TR 8×8.
- Nicolas Tractomas TR 1010 D100 (10×10): Najbardziej oryginalnym i jednocześnie największym ciągnikiem balastowym na świecie jest produkowany przez francuską firmę Nicolas Industrie ciągnik balastowy Tractomas TR 1010 D100 (10×10). Jest on wpisany do Księgi Rekordów Guinnessa. Masa własna tego ciągnika wynosi 40 t, natomiast wraz z balastem wzrasta do 71 t. Tractomas TR 1010 D100 wyposażony jest w silnik V12 firmy Caterpillar - model 3412E osiągający moc 670 kW (912 KM) i maksymalny moment obrotowy 3460 Nm. Ciągnik przystosowany jest do zestawów o DMC wynoszącej 600 t. Może holować przyczepy o masie do 700 t.
Historyczny przykład: Tatra 141
W 1950 roku do Tatry zgłosił się resort energetyki ze zleceniem budowy ciągnika balastowego, który mógł holować przyczepy o masie stu ton. Produkcja T 141 ruszyła w Koprzywnicy w 1957 roku, a następnie została przeniesiona na Słowację do zakładu w Banowicach nad Bebrawą. Jeden ciągnik mógł holować stutonową przyczepę pod wzniesienie o nachyleniu 9,24 proc., dwa ciągniki wjeżdżały na pochyłość 16-procentową, a trzy 21,22-procentową. Tatra wyposażona była w wyciągarkę ze 100-metrową liną o grubości ponad 2,2 cm, osiągającą siłę uciągu 8, a później 11 ton. Samochód pozostał w produkcji do 1970 roku, z obu fabryk wyjechało niemal 5 tys. egzemplarzy. Część z nich trafiła do wojska, gdzie holowały przyczepy z ciężkim sprzętem bojowym, np. czołgi T-54.
Zastosowania militarne i terenowe
Nieco mniejsze niż francuskie ciągniki, lecz przystosowane do jazdy w terenie, produkuje amerykańska firma Oshkosh i białoruski MAZ. Są one jednak przeznaczone głównie do zastosowań militarnych - holowania przyczep i naczep podczołgowych. Niektóre wersje tych ciągników mają opancerzone kabiny i lekkie uzbrojenie. Terenowe ciągniki balastowe wykorzystywane są także przez firmy zajmujące się poszukiwaniem i eksploatacją surowców energetycznych i mineralnych.
Specyficzne rozwiązania w kabinach
Ciągniki balastowe z podwójną kabiną były używane wszędzie tam, gdzie istniała potrzeba przetransportowania dodatkowej ekipy pracowników. Na przykład, jeśli ciągnik balastowy KRAZ ciągnął przyczepę z koparką, to zwykle w kabinie KRAZA jechał oprócz kierowcy, pomocnik, operator koparki, kierownik lub geodeta. Czasami zamiast tylnego rzędu siedzeń w podwójnej kabinie KRAZA montowano „piętrową pryczę” do spania. Przeważnie KRAZy, tzw. wiertnice, miały montowane prycze z tyłu za siedzeniami, co było spowodowane tym, że często pracownicy jeździli w odległy teren, np. wiercić otwory i montować słupy, więc nie zjeżdżali po pracy do bazy, tylko zostawali na miejscu przez kilka dni. Było to podyktowane względami ekonomicznymi i chęcią wyrobienia planu.