авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки РФ

Министерство промышленности и торговли РФ

Министерство транспорта РФ

Федеральное агентство по техническому регулированию

и метрологии

Департамент обеспечения безопасности дорожного движения МВД РФ

Правительство Омской области

Администрация г. Омска

Ассоциация автомобильных инженеров (ААИ)

Государственный научный центр РФ ФГУП "НАМИ"

Объединение автопроизводителей России (ОАР) Национальная ассоциация производителей автокомпонентов (НАПАК) Издательский дом «ААИ-ПРЕСС»

ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

КАКОЙ АВТОМОБИЛЬ НУЖЕН РОССИИ?

Материалы 69-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) Омск – УДК 625. ББК 39. М Материалы 69-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) «Какой автомобиль нужен России?» – Омск: СибАДИ, 2010. 350 с.

ISBN 978-5-93204-597- Печать статей произведена с оригиналов, подготовленных авторами.

Редакционная коллегия:

В.А. Сальников, д-р пед. наук, профессор А.М. Завьялов, д-р техн. наук, профессор В.В. Евстифеев, д-р техн. наук, профессор Н.Г. Певнев, д-р техн. наук, профессор В.П. Денисов, д-р техн. наук, профессор А.П. Жигадло, д-р пед. наук, доцент Е.Е. Витвицкий, д-р техн. наук, доцент А.А. Соловьев, канд. физ-мат. наук, профессор И.М. Князев, канд. техн. наук, доцент А.Л. Иванов, канд. техн. наук, доцент Н.А. Тунгусова, канд. техн. наук ISBN 978-5-93204-597-8 © ГОУ «СибАДИ», СЕКЦИЯ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ УДК 005:656. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ МИРОВЫМ ЭКОНОМИЧЕСКИМ ХОЗЯЙСТВОМ К СОВРЕМЕННОМУ НАЗЕМНОМУ ТРАНСПОРТУ В.Н. Иванов, д-р. техн. наук, проф., Г.К. Салихова, соискатель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия На сегодняшний день мировым экономическим хозяйством выставлены весьма высокие технические требования к наземному транспорту. Это связано с высоким уровнем технического развития, экологическими проблемами, высокой конкуренцией автопроизводителей.

Для потребителя немаловажную роль играют эксплуатационные затраты, что в свою очередь, влияет на конкурентоспособность автомобиля.

Если говорить о тягово-скоростных свойствах автомобиля, то здесь инженерная мысль практически достигла своего предела, совершенствуются в основном дизайн, комфортабельность, экономичность, безопасность. А вот экологическому аспекту уделяется огромное внимание. Учёными подсчитано, что примерно 80 % выбросов вредных веществ в атмосферу приходится на автомобильный транспорт.



Мировое сообщество серьёзно обеспокоено состоянием окружающей среды. Такой вывод можно сделать по содержанию научно-популярных статей и литературе. Публикуется множество статей о последних разработках с целью создания экологичного и экономичного автомобиля.

Было бы идеально свести к нулю воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду. Частичное сокращение его негативного воздействия возможно путём установки систем, контролирующих количество вредных выбросов в атмосферу, применения альтернативных экологически чистых видов топлива, электромобилей с электрическими и комбинированными силовыми установками. Среди автопроизводителей давно прослеживается тенденция разработки компактных, малогабаритных двигателей. Растёт потребность в небольших, лёгких, но дееспособных двигателях, так как при движении по городу не требуется повышенная мощность и тяга. Небольшой литраж компенсируется наличием компрессора, турбины или прямого впрыска. В новых моделях механические системы заменяются на электронные. Это уменьшает нагрузку на двигатель [1].

Существует Перечень Правил ЕЭК ООН, определяющий экологические свойства автотранспортных средств [2].

Таблица Перечень Правил ЕЭК ООН, определяющих экологические свойства автотранспортных средств Номер приводимого Содержание правила правила Единообразные предписания, касающиеся:

1. официального утверждения двигателей с воспламенением от сжатия в отношении выброса видимых загрязняющих веществ;

2. официального утверждения автотранспортных средств в отношении установки на них двигателей с воспламенением от сжатия, официально утвержденных по типу конструкции;

3. официального утверждения автотранспортных средств с воспламенением от сжатия в отношении выброса видимых загрязняющих веществ;

4. изменения мощности двигателей с воспламенением от сжатия Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а так же двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе (СНГ), и транспортных средств, оснащенных двигателем с воспламенением от сжатия, двигателями, работающими на природном газе, и двигателями с принудительным зажиганием, работающими на СНГ, в отношении выделяемых ими загрязняющих веществ.

83 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении выбросов загрязняющих веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей.

96 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения двигателей с воспламенением от сжатия для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах и внедорожной технике в отношении выброса загрязняющих веществ этими двигателями.

Автомобиль, участвующий в международном движении, должен быть технически исправным и удовлетворять определенным техническим требованиям. Эти условия изложены в приложении № 5 Венской Конвенции и касаются: тормозной системы;





огней и световозвращающих приспособлений;

рулевого управления;

зеркала заднего вида;

звукового сигнала;

стеклоочистителя и стеклоомывателя и другого.

Требования к допуску машины в международном движении, изложенные в Конвенции, соответствуют Основным положениям по допуску транспортных средств к эксплуатации, утвержденным Постановлением СМ РФ от 23 октября 1993 года № 1090. Приведение технических характеристик автомобиля в соответствии с этим документом будет означать его готовность к участию в международном движении [3].

Экологическую проблему идеально решает электромобиль, но к нему предъявляются дополнительные технические требования с целью сокращения расхода электроэнергии. Скорость разряда аккумуляторной батареи напрямую влияет на такой важный эксплуатационный параметр как запас хода электромобиля. Экономия электроэнергии возможна путём сокращения её расхода на преодоление сил сопротивления движению.

Группой учёных под началом В. А. Щетина [4] был сделан анализ существующих формул определения запаса хода электромобиля, но отмечается отсутствие единой методики для расчёта запаса хода электромобиля. Приводится простая формула для его определения, но недостатком её является то, что она не позволяет учитывать зависимость величины энергоёмкости аккумуляторной батареи от режима и интенсивности разряда, степени заряженности и типа источника тока.

Удельные затраты энергии на перемещение электромобиля зависят от ряда факторов как конструктивного, так и эксплуатационного характера. В источнике [4] дана оценка методике учёных Ереванского политехнического института. Недостатком их методики является то, что запас хода электромобиля определяется лишь при движении с постоянной скоростью. Козловский и Яковлев для расчёта запаса хода предлагают громоздкую формулу, неудобную в использовании. Щетиной определена формула энергетического баланса при различных режимах эксплуатации.

Приводится подробное описание формул расхода энергии на преодоление различных сил сопротивления. В ходе преобразования была выведена новая, более ёмкая формула определения запаса хода электромобиля, позволяющая учитывать не только общие параметры электромобиля, но и такие эксплуатационные показатели как коэффициент учёта вращающихся масс, коэффициент обтекаемости, коэффициент сопротивления качению.

Но в приводимой формуле нет чёткого обоснования используемых показателей. В учебнике, написанном под редакцией В. Е. Розенфельда [5], подробно анализируется сопротивление движению поезда, даётся полная характеристика тяговому режиму движения поезда. Характеристики движения и расхода энергии поезда и электромобиля очень схожи, так как и тот и другой вид транспорта имеют один источник питания электрическая энергия. Поезд использует энергию переменного тока, электромобиль - постоянного. Очевидна возможность объединения этих формул: энергетического баланса и расхода энергии. В результате таких преобразований можно получить формулу наиболее полно и адекватно отражающую параметры электромобиля и его эксплуатационные характеристики:

L = e*Gб/(Wк + Wк’+Wв+Wj), (1) где L – запас хода электромобиля, км;

e – удельная энергоёмкость источника тока, кВт*ч/кг;

Gб – масса аккумуляторной батареи, кг;

Wк – затраты энергии на преодоление сил сопротивления качению и подъёму, Вт*ч;

Wк = Gэ*f*Lп/3,6*103, (2) ’ Wк – затраты энергии на преодоление сил сопротивления качению и подъёму при движении электромобиля в режиме торможения и движения накатом, Вт*ч;

Wк’ = Gэ*f*Lт/3,6*103, (3) Wв – затраты энергии на преодоление сил сопротивления воздуха на участках разгона и равномерного движения, Вт*ч;

Wв = k*F*vр.к * a*Lп/3,6*103, (4) Wj – энергия, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления инерции, Вт*ч;

Wj = Gэ**j*Lp/g*3,6*103, (5) где Gэ – масса электромобиля, кг;

f – коэффициент сопротивления качению;

Lп - общая длина пути, м;

Lт – путь, проходимый электромобилем в режиме торможения и накатом, м;

k – коэффициент обтекаемости электромобиля;

F – площадь лобового сечения электромобиля, м2;

vр.к. – средняя скорость на участках разгона и равномерного движения, м/с;

a – доля пути, приходящаяся на разгон и равномерное движение, а = 1 – Lт/ Lп, (6) – коэффициент учёта вращающихся масс;

j – ускорение при движении на расчётном участке, м/с2;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

Показатель запаса хода очень важен при организации эффективно функционирующей сети заправочных станций электромобилей.

Необходим расчёт эксплуатационных параметров электромобиля, максимально приближенных к практическому применению. Это и позволяет сделать объединение методики Ставрова и энергетического баланса Розенфельда. В результате, упрощаются расчёты и, в то же время, учитывается реальный эксплуатационный расход энергии аккумуляторной батареи для конкретного электромобиля.

Но современное общество ждёт от новых конструкторских идей ещё и свежих дизайнерских решений, всевозможных электронных средств, мощной акустической системы и т. д. Всё это, несомненно, повышает расход электроэнергии аккумуляторных батарей электромобиля.

Есть также и ряд технических причин повышения расхода энергии, такие как масса электромобиля, дальность перегона, скорость, частота ускорений, аэродинамический показатель, температура окружающей среды, стиль вождения.

Таким образом, современное наземное транспортное средство должно быть безопасным, экологичным, отвечать тенденциям развития техники, конкурентоспособным. На последний показатель влияют такие качества как стоимость, комфортабельность, соответствие тенденциям моды.

Библиографический список 1. Бензиновым двигателям продлят жизнь // Автотранспорт. – 2008 год. - №9, - с. 48 -49.

2. Грушников В. Акцент на ресурсосбережение и экологию // Автотранспорт. – год. - № 12, с. 33- 3. сайт: Avtosovet-67.Narod.Ru 4. Щетина В.А. Электромобиль: Техника и экономика / Ю.Я. Морговский, Б.И. Центер, В.А. Богмазов – Л.: Машиностроение, 1987. – 253 с.

5. Розенфельд В.Е. Основы электрической тяги / Чеботарёв Е.В., Сидоров Н.Н., Болдов Н.А. – М.: Государственное энергетическое издание, 1957. – 342 с.

6. Лаврус В.С. Источники энергии. – К.: Наука и техника, 1995. – 48 с.

УДК 656. РАЗВИТИЕ ПЕРЕВОЗОК ПАССАЖИРОВ КОММЕРЧЕСКИМ ТРАНСПОРТОМ В г. ОМСКЕ С.В. Сорокин, канд. экон. наук Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Кризис системы общественного транспорта в середине 90-х годов явился главной причиной развития частного сектора. Первые частные автобусы на маршрутной сети города Омска появились в 1994 году. При этом перевозки пассажиров осуществлялись преимущественно автомобилями «Газель» в режиме маршрутных такси. Все автобусы эксплуатировались на коммерческой основе без предоставления права льготного проезда. Порядок доступа на маршрутную сеть был предельно прост. Для этого необходимо было иметь лицензию на право выполнения пассажирских перевозок и заключить договор с городской администрацией на перевозку пассажиров на конкретном маршруте. При этом право выбора маршрута и количества транспортных средств оставалось за перевозчиком, а транспортная администрация регулировала стоимость проезда.

На первом этапе частные и муниципальные предприятия осуществляли перевозки по единому тарифу. При этом одни и те же, наиболее выгодные маршруты обслуживались одновременно несколькими перевозчиками. Все это породило классическую «конкуренцию на маршруте», сопровождавшуюся оттоком платных пассажиров из сектора, контролируемого муниципальными предприятиями. Для нормализации ситуации транспортная администрация была вынуждена перевести частных перевозчиков в другой ценовой сегмент. С этой целью на так называемых коммерческих маршрутах был установлен более высокий тариф. Так в системе городского пассажирского транспорта начался период первоначального накопления капитала. Для «пионеров» первые годы становления рынка коммерческих перевозок стали настоящим Клондайком. Доходы в расчете на одно транспортное средство составляли 300-500 долларов США за смену. Таким образом, приобретенный автобус окупался за несколько месяцев.

Высокая норма прибыли от перевозок и относительная доступность транспортных средств привели к резкому увеличению численности хозяйствующих субъектов и лавинообразному притоку частного капитала.

К 1999-му году их число достигло порядка 750 единиц, а уже к 2005 му году количество маршрутных такси на улицах Омска достигло почти 4000 автобусов, причем около 1000 из них работали не легально (см.

рисунок 1).

количество ПС, ед.

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 год Рис. 1. Динамика изменения количества маршрутных такси по годам Данный вид транспорта быстро завоевал популярность среди экономически активной части пассажиров, в виду более высокой скорости сообщения, небольших интервалах движения, возможности посадки и высадки пассажиров вне остановочных пунктов.

Однако бурное развитие данного вида перевозок, как и во многих регионах России, имело свои отрицательные последствия. Прежде всего, это связано со значительным увеличением нагрузки на транспортную сеть.

В связи с особенностью географического положения расположения и функционального зонирования города транспортные пассажирские связи реализуются по ограниченному количеству транспортных магистралей, таких как, Проспект Маркса, Красный путь, Проспект Мира, улица Богдана Хмельницкого и некоторых других. Возникает также проблема снижения безопасности перевозок, увеличения выброса вредных веществ в атмосферу. Кроме того, отток наиболее платежеспособной части пассажиров на маршрутные такси и не всегда добросовестная конкуренция со стороны частников обострили и без того значимые проблемы массового муниципального транспорта.

Начиная с августа 2001 года, были предприняты конкретные шаги по реформированию системы управления транспортом. Для этого в соответствии с постановлением мэра в Управлении транспорта была создана Рабочая группа с привлечением внешних консультантов ООО «Карана». Мэр поставил перед консультантами задачу провести такие преобразования, чтобы и он, и городская администрация могли контролировать деятельность отраслей городского хозяйства.

Транспортная отрасль стала в этом списке первой.

В то время, анализ вариантов построения системы управления транспортным комплексом показал целесообразность создания в структуре Администрации Департамента транспорта для решения административных задач и единого транспортного предприятия с сетью филиалов, где были бы сосредоточены хозяйственные функции. В это же время было создано муниципальное предприятие МУП «Омскпассажиртранс», и с этого момента предприятия перешли в статус филиалов (ПАФ).

В свое время разные муниципальные предприятия конкурировали между собой за финансирование, единицы транспортных средств, маршруты. Рабочая группа решила, что конкуренцию между МУПами необходимо исключить, так как все муниципальные предприятия выполняют единую задачу. Предполагалось, что такое преобразование позволит создать единые для всех предприятий условия работы, устранить конкуренцию между ними, установить жесткий контроль за их финансовой деятельностью. Так же, Рабочая группа говорила о том, что экономически выгоднее закупать топливо, запчасти, резину централизованно. Новая система казалась также очень удобной и в плане налогообложения.

Однако, несмотря на принятые меры к 2005-му году муниципальный транспорт явно проигрывал конкуренцию с частными операторами. В сложившейся ситуации администрация города приняла решение ограничить допуск на рынок маршрутных такси и одновременно улучшить качество обслуживания массовым маршрутным транспортом. Данное решение, безусловно, было оправданным и позволяло снизить отрицательные факторы работы маршрутных такси без существенного ухудшения качества транспортного обслуживания. С этой целью, в последующие годы, было закуплено более 500 единиц подвижного состава (см. рис. 2).

Одновременно происходит реорганизация системы управления ГПТ города Омска. В частности с целью увеличения финансовой самостоятельности предприятий происходит ликвидация МУП «Омскпассажиртранс». В это же время в городе появляется первое совместное предприятие пассажирского транспорта ОАО «ПАТП – 2», 51% акций которого принадлежит администрации города, что позволило привлечь дополнительные инвестиции на приобретение подвижного состава. Так наряду с подвижным составом большой вместимости ПАТП – 2, впервые в городе применили на маршрутах с незначительным пассажиропотоком автобусы средней вместимости «ПАЗ – 4320», что привело к уменьшению интервалов движения и повышению эффективности использования ПС. Допуск маршрутных такси на рынок было решено осуществлять только на основании результатов конкурса и сократить их количество на маршрутах до 1500 единиц. Основным параметром для определения победителя в конкурсе в этот период являлось участие частных операторов в финансировании обустройства маршрутной сети ГПТ.

Количество ПС, ед.

год автобусы трамваи троллейбусы Рис. 2. Динамика изменения списочного количества подвижного состава муниципального транспорта г. Омска В 2007 году было предложено в качестве одного из критериев определения победителей в конкурсе использовать готовность к использованию ПС большей вместимости как это сделано, например, в Новосибирске. По замыслу организаторов переход на подвижной состав большей вместимости должен сократить количество ПС. Однако выполнение условий таких контрактов потребует значительных капитальных вложений на покупку ПС и обустройство необходимой производственной базы, которые не все перевозчики могут себе позволить.

Следует отметить, что стремление администрации осуществлять регулирование рынка транспортных услуг осуществляемых маршрутными такси, как и во многих других городах России, столкнулись с противодействием частных перевозчиков, чему способствовало отсутствие федерального закона о регулировании рынка транспортных услуг.

Формирование конкурсной комиссии осуществлялось без участия всех заинтересованных сторон. В ходе оценки предложений отсутствовал этап проверки возможности выполнения операторами своих предложений. Не была обеспечена прозрачность процедур оценки предложений и принятия решений, что вызвало недоверие операторов к результатам конкурса. С целью защиты своих интересов операторы образовывали свои объединения, широкое распространение получила работа маршрутных такси без контракта с администрацией, имели также место случаи работы без лицензии на перевозку пассажиров. Для борьбы с «нелегалами» регулярно проводятся совместные рейды представителей департамента транспорта и ГИБДД. Однако величина административной ответственности за работу без контракта, возможность оспаривать в судебном порядке решения о наложении штрафов и ограниченные ресурсы контролирующих органов не позволяют эффективно бороться с нарушителями.

В результате поставленная цель была достигнута не полностью. По данным департамента транспорта в настоящее время на улицах города работают около 2800 маршрутных такси. Исследования, проведённые СибАДИ, показывают, что на ряде коммерческих маршрутов существует избыток транспортных средств. В частности время простоя в очереди на конечных пунктах по многим маршрутам превышает 30 и более минут.

Таким образом, можно выделить несколько основных направлений реформирования общественного пассажирского транспорта в городе Омске:

развитие конкурентной среды в направлении регулируемого рынка, характеризующегося конкуренцией за маршрут;

изменение законодательной и нормативно-правовой базы, направленное на развитие регулируемого рынка транспортных услуг;

организация и проведение конкурсного отбора перевозчиков для обслуживания всех маршрутов общественного транспорта, включая социально значимые;

создание единой современной автоматизированной системы диспетчерского управления работой ПС, принадлежащего операторам всех форм собственности;

частичная реструктуризация муниципальных предприятий с последующим созданием на их базе предприятий различной формы собственности.

Библиографический список 1. Ольховский С. Ю., Сорокин С. В., « О реформировании системы ГПТ г. Омска.» // Технология, организация и управление автомобильными перевозками: Юбилейный сборник научных трудов. – Омск: СибАДИ, 2008 – 201 с.

2. В. А. Корчагин, А. В. Гринченко, «Регулирование рынка услуг городского транспорта» // Грузовое и пассажирское автохозяйство – 2008. - № 7 – С 20-23.

3. Статистический сборник «Транспорт и связь» // Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Омской области, 2004-2008 гг.

СЕКЦИЯ ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО – ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОН НЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ЭКОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ УДК 621.396. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАДИОСВЯЗИ ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТА НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ В.А. Березовский, канд. техн. наук, директор ОНИИП;

В.А. Майстренко, д-р техн. наук, проф.;

В.Л. Хазан, д-р техн. наук, доц. ОмГТУ;

В.В. Робустов, канд. техн. наук, доц. СибАДИ Проблема обеспечения Сибири и Северных регионов России автомобильной техникой, максимально приспособленной к эксплуатации в экстремальных дорожно-климатических условиях, приобретает особую актуальность в связи с устойчивым и динамичным промышленным развитием этих регионов, освоением новых обширных территорий, повышением роли автомобильного транспорта, обеспечивающего более 90% грузооборота наземных перевозок.

Еще с «советского» времени некоторые модели грузовиков имеют «северную» модификацию, однако, как показала эксплуатация, этого недостаточно: многие элементы повышения безопасности автомобилей в условиях низких отрицательных температур отсутствуют. Полностью адаптированный для Крайнего Севера автомобиль никто в России не выпускает. Модернизация должна быть более глубокой, ибо низкие и экстремально низкие температуры, значительный снежный покров зимой в сочетании с большими расстояниями между населенными пунктами делают приспособленность к этим условиям конструкции автотранспортных средств вопросом безопасности, а порой и выживаемости человека [1].

На рисунке 1 (а, б, в и г) показаны сложные, а иногда совершенно безвыходные ситуации, как, например, в последнем случае (г), которые встречаются на зимниках Крайнего Севера.

(б) - Якутия (а) - Колыма (в) – Надым-Салехард (г) - Норильск Риc.1. Примеры сложных и безвыходных ситуаций на зимниках Крайнего Севера Единственным спасением в похожих сложных ситуациях является оперативная радиосвязь с базой, которая в состоянии оказать необходимую экстренную помощь. Очевидно, что за полярным кругом в ближайшем времени не могут быть развернуты сотовые или транкинговые сети, базовые радиостанции которых способны обеспечивать связь с абонентами, находящимися в пределах прямой видимости по отношению к их антеннам.

Одна УКВ базовая радиостанция даже при антенне, поднятой на высоту метров способна обслуживать зону с радиусом всего 40 км.

Приемлемым вариантом является вариант спутниковой радиосвязи.

Однако спутниковые абонентские радиостанции все еще очень дорогие и их эксплуатация также требует значительных материальных затрат.

Наиболее рациональным, простым и экономически выгодным является вариант коротковолновой радиосвязи, который способен с помощью относительно простых антенн обеспечить передачу сообщений на средних широтах на любые расстояния, вплоть до нескольких тысяч километров.

Радиоволны коротковолнового диапазона распространяются на дальние расстояния за счет отражения от ионизированных слоев атмосферы [2].

На рисунке 2 показана известная зависимость мощности передатчика от длины трассы при сохранении качества связи [3]. Из рисунка вино, что минимальная мощность Н, дБ передатчика требуется в случае, когда связь ведется на расстоянии 2000-3000 км. На расстояниях до 1000 км коротковолновая связь не H= 99 % гарантирована. Поэтому целесообразно организовывать H= 95 % коротковолновую связь в H= 80 % ближней зоне в пределах км через удаленные H= 50 % ретрансляторы [4], которые L, км 1000 3000 располагаются на расстоянии 2000-3000 км от Рис. 2. Зависимость мощности коротковолновых взаимодействующих абонентов, передатчиков от длины трассы как показано на рисунке 3.

ИОНОСФЕРА ОФТ- ЧТ-3000;

4 бода ЧТ-3000;

4 бода Р=1-10 кВт L Р=20-200 Вт L Р=20-200 Вт 2 L=2000-3000 км КВ ретранслятор Рис. 3. Организация коротковолновой радиосвязи между автомобилями № 1 и № (в ближней зоне) через удаленный базовый ретранслятор Базовый коротковолновый ретранслятор имеет достаточно мощный передатчик (1-10 кВт) и передает сигналы относительной фазовой телеграфии (ОФТ) со скоростью манипуляции 500 бит/с. Автомобильные радиостанции могут иметь относительно малую мощность (20-200 Вт), которая определяется энергетикой автотранспорта. Учитывая низкую эффективность автомобильных антенн скорость манипуляции сигнала целесообразно брать предельно низкой, например, 4 бита/с и передавать сигналы с частотным разнесением, например, методом частотной манипуляции (ЧТ) при большой девиации, например, 3000Гц (ЧТ-3000).

Прием сигналов на базовом ретрансляторе на поднесущих частотах необходимо вести как прием частотно-разнесенных сигналов с амплитудной манипуляцией. Конструкция автомобильной радиостанции должна предусматривать возможность ее демонтажа и превращения в носимую радиостанцию мощностью порядка 1-2 Вт с комплектом батарей питания на случай, если экипаж будет вынужден покинуть транспорт и передвигаться в сторону ближайшего населенного пункта пешком.

Так как за полярным кругом в зимний период коротковолновая связь проблематична из-за отсутствия благоприятных условий для отражения радиоволн этого диапазона частот от ионосферы, то имеет смысл использовать наземные ретрансляторы, расположенные в районах около южной границы РФ с таким расчетом, чтобы точка отражения радиоволны от ионосферы находилась южнее полярного круга, как показано на рисунке 4 для ретрансляторов, расположенных в городах Волгограде и Улан-Уде и обслуживающих Ямало-Ненецкий АО.

Базовые ретрансляторы, расположенные в г. Калининграде и в г.

Красноярске обеспечивают связью Ненецкий автономный округ. Базовый ретранслятор в г. Уфе может обслуживать республику Карелия, и Таймырский (Долгано-Ненецкий) автономный округ.

Для передачи экстренных сообщений коротковолновой связью могут быть использованы передатчики типа «Околыш», имеющие мощность Вт. В низкоскоростном режиме они могут передавать сообщения на расстояния до 4000 км и более. Этот передатчик, разработан Омским НИИ приборостроения и серийно выпускается одним из омских приборостроительных заводов. Аналогичная коротковолновая радиосвязь через базовые ретрансляторы, также разработанная Омским НИИ приборостроения, поставляется некоторым родам войск ВС РФ.

Таким образом, три-пять ретрансляторов способны обеспечить коротковолновой связью практически всю зону РФ, расположенную за полярным кругом.

На Крайнем Севере существует еще одна проблема связи внутри колонны автомобилей, которая может растянуться на многие километры. Современная мобильная УКВ аппаратура обеспечивает связь в пределах всего нескольких километров. Однако известны средства радиосвязи, которые работают в диапазоне 1,5 МГц – 2,8 МГц, например, радиостанции «КАРАТ» [5]. Со штатной штыревой антенной эти радиостанции в движении позволяют организовать связь между автомобилями на расстоянии до 10 км. На стоянке с помощью штатной антенны «наклонный луч» связь может быть обеспечена на расстоянии до 30 км.

GPS ГЛОНАСС Р О С С И Я Улан-Удэ Волгоград Местоположения зон отражения сигнала от ионосферы (ниже полярного круга!) Рис. 4. Организация коротковолновой связи за полярным кругом в Ямало-Ненецком АО с помощью ретрансляторов, расположенных вдоль южной границы РФ, обеспечивающих отражение радиосигнала от ионосферы в точке южнее полярного круга В ОмГТУ на кафедре «Средства связи и информационная безопасность» под руководством доцента Федосова Д.В. разработана малогабаритная ферритовая приемопередающая антенна для радиостанций типа «КАРАТ» [6], которая в движении автомобиля обеспечивает связь до 25 км. В настоящее время на радиотехническом факультете ОмГТУ для гражданских ведомств разрабатывается вариант более совершенной радиостанции типа «КАРАТ» с цифровым модемом.

Вышеописанные варианты коротковолновой радиосвязи позволяют уже сегодня решить для транспорта Крайнего Севера все основные задачи, поставленные в транспортной стратегии Российской Федерации, утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации от ноября 2008г. № 1734-р, где указано, что важным направлением развития инфотелекоммуникационных технологий в сфере транспорта является оснащение сухопутного и водного транспорта России новыми средствами связи, аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS.

Естественно, что описанные варианты коротковолновой радиосвязи могут использоваться не только на автомобильном транспорте, но и на речных судах, судах на воздушной подушке, а также на вертолетах и самолетах, которые эксплуатируются в условиях Крайнего Севера.

Таким образом, в спасательной операции экипажа автомобиля, попавшего в критическую ситуацию, могут участвовать, например, база, автомобиль и вертолёт, оснащённые одинаковым типом коротковолновой радиосвязи, обеспечивающей необходимую оперативность и успех.

Библиографический список 1. Робустов В.В. О критической ситуации экипажа застрявшего автомобиля при морозе ниже -35С вдали от базы. // Омский научный вестник. 2010. (В печати).

2. Девис К. Радиоволны в ионосфере. – М.: МИР, 1973. – 502 с.

3. Коноплева Е.Н. О расчете надежности радиосвязи на коротких волнах // Электросвязь. 1967. № 11. 36-38 с.

4. Хазан В.Л. Система декаметровой мобильной автоматической радиосвязи "МАРС" //Техника радиосвязи. 1998. Вып. 4. 59-66 с.

5. РАДИОСТАНЦИИ 10Р30, «КАРАТ-2», паспорт, ИГ 2.000.013 ПС, 1992. С. 47.

6. Федосов Д.В., Хорват В.Н., Хазан В.Л. Заявка на изобретение № 2009145078 от 04.12. УДК 621.39.1. КАНАЛЫ КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОСВЯЗИ С ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТЬЮ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЛЯ МОНИТОРИНГОВОЙ СИСТЕМЫ АВТОТРАНСПОРТА А.Н. Калинин, аспирант Омский государственный технический университет В России остро стоит проблема мониторинга автомобильного транспорта.

При увеличении грузоперевозок в сложившейся сложной криминальной и террористической ситуации в стране задача создания системы отслеживающей координаты транспорта и осуществляющей его технический контроль является актуальной. Постановлением Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 г. № 641 "Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS" было принято решение о том, что оснащению аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS подлежат автомобильные и железнодорожные транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, специальных и опасных грузов.

В крупных городах и их пригородах координаты транспортных средств и данные телеметрии можно передавать, используя GSM сети или по УКВ каналу связи (не лицензируемый диапазон частот 433 МГц). При мониторинге объектов на всей территории России передача может, осуществляться с использованием спутникового оборудования или коротковолновой (КВ) аппаратуры. Использование спутникового оборудования экономически не выгодно. Передача по КВ каналу осложняется его особенностями, такими как: наличие замираний (многолучевое распространение радиоволн), зависимость рабочей частоты от времени суток, зависимость прохождения сигнала от длины трассы, большое число помех от посторонних радиостанций.

Для повышения надежности передачи дискретных сообщений по КВ каналам связи, которые предназначены для мониторинговых систем, используются различные методы.

Частотно-манипулированные сигналы (ЧМ) с большой девиацией Для повышения надежности (коэффициента исправного действия -КИД) передачи сигналов в KB канале целесообразно использовать ЧМ сигналы с большой девиацией, так как при селективных замираниях амплитудно частотная характеристика KB канала имеет неравномерный характер, и может изменяться во времени. Если девиация ЧМ сигнала мала, то при низкой скорости манипуляции модули коэффициентов передачи соседних каналов, на которых передаются поднесущие ЧМ сигнала, при селективных замираниях будут сильно коррелированны. Так же сильно коррелированными будут станционные помехи, которые попадают в эти каналы. В этом случае отношение сигнал шум в обоих каналах будет одинаково низким. Если девиация сигнала ЧМ большая, то коэффициенты передачи и каналов для поднесущих ЧМ сигнала и станционные помехи в этих каналах связи будут слабо коррелированными. Тогда сигналы, передаваемые на поднесущих можно принимать отдельно как два амплитудно-модулированных (AM) сигнала. На рисунке 1 приведены зависимости коэффициента исправного действия систем связи от мощности сигналов при частотно-разнесенном приеме AM сигналов с автовыбором принятых в целом сообщений и с автовыбором наиболее достоверных сообщений [1].

Из рисунка 1 видно, что наибольшей помехозащищенностью обладает способ принятия ЧМ сигнала как два АМ сигнала с автовыбором элементов. Этот метод дает энергетический выигрыш по сравнению с обычной одноканальной передачей ЧМ сигнала на уровне КИД 50% дБ, а на уровне КИД 85% 28 дБ.

Каналы связи с удаленными ретрансляторами В [2] показано, что при одной мощности КВ передатчика надежность доставки сообщений зависит от расстояния между передатчиком и приемником. На рисунке 2 изображены графики полученные в [2] зависимости мощности КВ передатчика от длинны трассы при заданных значениях коэффициентах исправного действия.

98 КИД % 70 60 1 - АМ;

2 - ЧМ;

3 - 2 АМ (автовыбор ТЛГ);

4 - 2 АМ (автовыбор элементов ТЛГ).

Р дБ -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 Рис. 1. Зависимость надежности передачи дискретных сообщений при амплитудной и частотной модуляции от мощности сигналов h, дБ КИД= 99 % КИД= 95 % КИД= 80 % КИД= 50 % 1000 2000 3000 4000 L, км Рис. 2. Зависимость мощности передатчика для обеспечения заданной надежности связи от длины трассы Из рисунка 2 можно сделать вывод о том, что для построения КВ сети связи наиболее целесообразно размещать ретрансляторы на расстоянии 2000-3000 км от зоны обслуживания. В ретрансляционных пунктах должны быть установлены передатчики мощностью порядка 10 кВт. В этом случае один ретранслятор способен обслуживать корреспондентов в кольце с внутренним радиусом 2000 км и внешним радиусом 3000 км. Для обслуживания сухопутного транспорта на территории России целесообразно разместить ретрансляторы в г. Волгограде, г. Уфе, г. Омске, г. Красноярске, г. Улан-Уде и г. Благовещенске [3].

Территориально-разнесенный прием сигналов Для увеличения КИД системы связи и снижения мощности передатчиков целесообразно использовать территориально-разнесенный прием сигналов. Для этого дополнительные приемные центры должны быть расположены на расстоянии 100-500 км. от базового ретранслятора [4]. В этом случае осуществляется декорреляция на индивидуальных приемных центрах замираний и станционных помех, попадающих в полосу частот, в которой передается сообщение.

Если условия связи обеспечивают вероятность передачи сообщения Р от абонента в сторону базового ретранслятора, тогда вероятность неприема сообщения Р0 равна:

Р0 = 1 – Р1 (1) Если считать, что условия приема сигналов от абонента во всей области расположения дополнительных приемных центров приблизительно одинаковые (но взаимно независимые), то с учетом (1) вероятность Р0(1+N) одновременного неприема сообщения ретранслятором и всеми N дополнительными приемными центрами будет равна Р0(1+N) = (1 – P1)N+1 (2) Из (2) следует, что вероятность Р1(1+N) приема сообщения хотя бы одним приемным центром из N или ретранслятором будет равна:

Р1(1+N) = 1– P0(1+N) = 1 – (1 – P1)N+1 (3) На рисунке 3 приведена зависимость КИД канала связи с N дополнительными т-разнесенными приемными центрами от КИД канала связи без дополнительных приемных центров.

Н(1+N)% N= 97 N= N= N=7 N= N= 70 N= 60 N=4 N= N= N= 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Н1% Рис. 3. Зависимость КИД канала связи с N дополнительными территориально-разнесенными приемными центрами от КИД канала связи без дополнительных приемных центров Сравнивая кривые надежности, изображенные на рисунке 2, соответствующие 50% и 99% видно, что для перехода с первой кривой надежности на вторую нужно увеличить мощность передатчика 43 дБ.

Этот переход, без увеличения мощности, можно осуществить, применив шесть дополнительных приемных центров.

Вывод:

Благодаря использованию всех выше перечисленных средств повышения КИД КВ канала связи становится возможным создание эффективной КВ сети связи для контроля технического состояния транспортных средств и получения диспетчером их координат, определенных с помощью навигационных спутниковых систем.

ГЛОНАСС/ GPS.

Библиографический список 1. Хазан В.Л. Математические модели дискретных каналов связи декаметрового диапазона радиоволн:

- Омск ОмГТУ, 1998. – 106с.

2. Коноплева Е.Н. О расчете надежности радиосвязи на коротких волнах. // Электросвязь. – 1967. - № 11. – С. 36-38.

3. Хазан В. Л. Система декаметровой мобильной автоматической радиосвязи "МАРС" //Техника радиосвязи. 1998. Вып. 4. 59-66 с.

4. Хазан В.Л., Федосов Д.В., Майстренко В.В. Особенности построения и функционирования мобильных КВ сетей связи // Научно-технические ведомости СПбГТУ. – 2008. №6. С. 38-48.

УДК 621.75. 828: ЛАЗЕРНАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ А.А. Соловьев, канд. ф-м. наук, проф.;

Е.В. Шлякова, канд. техн. наук* Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия *Омский танковый инженерный институт Проблема повышения стойкости к коррозионному разрушению касается автомобильной техники техники, находящейся и в условиях постоянной эксплуатации, и на хранении. После длительного хранения техники 65 - 80% неисправностей обусловлены коррозией и старением деталей, причем 30 - 40% таких неисправностей вызывают вынужденные остановки машин в пути, например во время эксплуатации в условиях Крайнего Севера. Поэтому защита узлов и деталей автомобильной техники от коррозии и повышение их износостойкости отнесена к основным направлениям научно-технического прогресса.

Химическая стойкость конструкционных металлических материалов, используемых в производстве и ремонте техники, зависит от природы, состава и структуры самого материала, от состава технологической среды и гидродинамических условий эксплуатации изделий.

В двигателях внутреннего сгорания наиболее подвержены коррозии гильзы цилиндров. Уже через 15-20 дней после остановки двигателя на рабочих поверхностях гильз появляются следы коррозии в виде небольших пятен. Через несколько месяцев коррозией поражается значительная часть поверхности гильз.

Продукты коррозии выступают над поверхностью стенок гильз и при последующем запуске срезаются поршневыми кольцами. Происходит интенсивный износ гильз цилиндров и поршневых колец, в результате чего снижается мощность двигателя, увеличивается расход топлива и масла, сокращается межремонтный срок службы.

Основной причиной коррозии гильз цилиндров являются продукты сгорания топлива, в котором содержится до 0,2% сернистых соединений.

Образуются оксиды серы, которые, соединяясь с парами воды из отработавших газов, превращаются в серную и сернистую кислоты. На стенках гильз цилиндров серная кислота конденсируется во время работы двигателя при пониженном тепловом состоянии и небольших оборотах коленчатого вала.

Гильзы двигателей большой мощности выполняются из азотированной стали 35ХЮА, 35ХМЮА, 38ХМЮА с присадкой алюминия. Азотирование и термическая обработка гильзы значительно повышают твердость внутренней поверхности и уменьшают износ гильзы.

Перспективным представляется использование лазерного излучения для обработки поверхности металлов, что приводит повышению коррозионной стойкости, твердости, износо- и теплостойкости. Поэтому значительный научно-прикладной интерес представляет изучение коррозионной стойкости поверхности гильз цилиндров двигателя внутреннего сгорания, обработанных лазерным лучом с целью исследования возможности замены традиционного длительного и трудоемкого процесса азотирования на быстрый и эффективный метод лазерной обработки.

Рассматривалось влияние лазерного излучения на повышение коррозионной стойкости гильз цилиндров и клапанов двигателя внутреннего сгорания. Было изготовлено 30 образцов стали 38Х2МЮА площадью 4 см2, которые подготавливались к коррозионным испытаниям по стандартным методикам.

25 образцов стали 38Х2МЮА подвергалась облучению на лазерной технологической установке ЛТУ-2М.

Режимы обработки:

1) плотность мощности q1 = 2 · 104 Вт/см2;

q2 = 3 · 104 Вт/см2;

q3 = 5 · 104 Вт/см2;

q4 = 7 · 104 Вт/см2;

q5 = 9 · 104 Вт/см2.

2) длительность импульса лазерного излучения =1,5 10-3 с;

3) коэффициент перекрытия 50%.

В качестве электролита для коррозионных испытаний использовался 4н раствор серной кислоты. Выбор электролита обусловлен тем, что при сгорании дизельного топлива, содержащего серу, образуются оксиды серы (IV) и (VI), которые частично превращаются в сернистую и серную кислоты. Таким образом, данный раствор электролита моделирует агрессивную среду, возникающую в реальных условиях эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. После выдержки в электролите от двух до восьми часов скорость коррозии образцов вычислялась весовым методом. Потеря массы в единицу времени, отнесенная к единице поверхности, позволяет определить скорость коррозии:

(1) P m / S где Р – скорость коррозии, мг/ дм · час;

m – изменение массы, г;

S – площадь поверхности образца, дм2;

– время испытания, час.

Защитное действие лазерного облучения рассчитывается по формуле:

н o Z 100% н где Z – эффективность защиты, %;

н – скорость коррозии в необлученных образцах;

о – скорость коррозии облученных образцов.

По результатам испытаний построен график зависимости скорости коррозии стали 38Х2МЮА в кислой среде от плотности мощности лазерного излучения.

Таблица Результаты весового анализа образцов из стали 38Х2МЮА № q, mср., г, Z, % Вт/см2 г/см2 · час п/п 1 - 0,0249±0,00296 0,00415 ± 0,00049 2 · 2 0,00972±0,00041 0,00162 ± 0,00006 60, 3 · 3 0,00708±0,00035 0,00118 ± 0,00005 71, 5 · 4 0,00664±0,00037 0,00111 ± 0,00006 73, 7 · 5 0,00816±0,00039 0,00136 ± 0,00006 67, 9 · 6 0,00844±0,00039 0,00141 ± 0,00006 66, Очевидно, что лазерная обработка повышает коррозионную стойкость стали 38Х2МЮА. При плотности мощности лазерного излучения 5 · Вт/см2 скорость коррозии снижается в ~ 3,74 раза. Эффективность лазерной обработки как способа защиты поверхности стали 38Х2МЮА от коррозионного разрушения достаточно высока, наибольшая степень защиты (Z) достигается при плотности мощности излучения 5 · 104 Вт/см2 – 73,25%.

р, 0, г/см. час 0, 0, 0, 0, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 q. 104, Вт/см Рис. 1. Зависимость скорости коррозии стали 38Х2МЮА от плотности мощности лазерного излучения Таким образом, лазерное облучение способствует повышению коррозионной стойкости легированной стали 38Х2МЮА. Эффективность защиты определяется плотностью мощности лазерного излучения.

С целью подтверждения результатов исследования скорости коррозии весовым методом образцы стали 38Х2МЮА были подвергнуты электрохимическим испытаниям. Определение коррозионной стойкости стали проводилось электрохимическим способом методом построения потенциостатических поляризационных кривых. Поляризация осуществлялась с помощью потенциостата П-5827М в стационарной ячейке ЯСЭ-2 при температуре 250С. Электролитом служил 4н раствор серной кислоты.

Поляризация начиналась через 10-15 минут после погружения образца и установления стационарного потенциала. Катодная и анодная ветви устанавливались в прямом направлении от стационарного потенциала последовательно, не вынимая образца из раствора. Выдержка при каждом заданном потенциале составляла три минуты, после чего фиксировалось значение тока. Результаты показаны на рис.2.

i, мА/см 0, 0, 0, 0, 0 1 2345 6 7 q. 104, Вт/см Рис.2. Зависимость плотности тока коррозии от плотности мощности лазерного излучения По результатам электрохимических исследований скорости коррозии можно сделать следующие выводы:

1. Электрохимическое определение скорости коррозии стали 38Х2МЮА подтверждает результаты весовых испытаний. После лазерной обработки в импульсном режиме при плотности мощности лазерного излучения до 7·104 Вт/см2 токи коррозии образцов стали 38Х2МЮА уменьшаются, что указывает на снижение скорости коррозии исследуемых образцов в 4н растворе серной кислоты.

2. Снижение скорости коррозии в исследуемых образцах происходит за счет торможения анодного процесса растворения железа, что вызвано растворением карбидов и равномерным их распределением в поверхностном слое металла.

Азотирование и термическая обработка стали 38Х2МЮА значительно повышают твердость поверхности и уменьшают ее износ.

Поэтому представляет интерес изучение влияния лазерной обработки на коррозионную стойкость поверхности стали 38Х2МЮА, с целью исследования возможности замены процесса азотирования лазерной обработкой.

Было изготовлено 20 образцов стали 38Х2МЮА. На 10 образцах путем шлифования и полирования был удален азотированный слой.

Дальнейшая подготовка образцов осуществлялась одинаково: промывание проточной и дистиллированной водой, обезжиривание и обезвоживание спиртоэфирной жидкостью, кратковременная выдержка на воздухе, высушивание в эксикаторе с термически обработанным силикагелем.

Лазерной обработке подвергалось 5 азотированных и неазотированных образцов. Обработка велась на лазерной технологической установке ЛТУ-2М. Длительность импульса лазерного излучения 1,5 · 10-3с, плотность мощности лазерного излучения 5 · Вт/см2. Для снижения коэффициента отражения лазерного излучения поверхность образцов покрывалась тонким слоем поглощающего покрытия (сажа).

В качестве электролита для коррозионных испытаний использовался 4н раствор серной кислоты. Для определения скорости коррозии были проведены весовые и электрохимические испытания, методика которых описана ранее.

Полученные при весовых испытаниях усредненные результаты представлены в таблице 2, результаты электрохимических испытаний – на рис. 3.

Таким образом, сравнивая электрохимическое поведение стали 38Х2МЮА в 4 н растворе серной кислоты с азотированным слоем и без него, приходим к выводу, что лазерная обработка усиливает защитное действие азотирования как способа повышения коррозионной стойкости поверхности.

Таблица Скорость коррозии стали 38Х2МЮА р, г/см2 · ч Образцы стали 38Х2МЮА Необлученные азотированные 0,00226 ± 0, образцы неазотированные 0,00415 ± 0, Облученные азотированные 0,00120 ± 0, образцы неазотированные 0,00111±0, необлученные неазотироанные i, мА/см необлученные азотированные 2, облученные неазотированнные 1,5 облученные азотированнные 0, Рис.3. Плотность тока коррозии образцов стали 38Х2МЮА Были проведены также металлографические исследования образцов стали 38Х2МЮА до и после облучения лазером.

На поверхности образца, не обработанного лазерным излучением, наблюдался ярко выраженный коррозионный износ глубиной до 35 мкм, в то время как для образца после лазерной обработки – 10 мкм. После лазерной обработки на поверхности образуется «белый слой», который обладает высокими противокоррозионными свойствами. Глубина этой зоны в зависимости от режимов обработки достигает 750 мкм. Это довольно значительная глубина и она не уступает глубине азотированного слоя, которая достигается весьма затруднительно.

Комплекс проведенных исследований позволяет сделать вывод о перспективности лазерной обработки поверхностей деталей двигателей автомобильной техники с целью предупреждения коррозионного разрушения и износа, что приводит к значительному повышению сроков эксплуатации. Лазерная обработка может быть рекомендована на основных и ремонтных предприятиях.

Библиографический список Соловьев А.А., Шлякова Е.В., Мозговой И.В. Исследование механизма 1.

коррозионной стойкости гильз цилиндров двигателей после лазерной обработки.

Доклады Омского отделения МАНЭБ. – Омск, 2002. – Выпуск 1(3). – Т. 2. – С. 62-64.

Соловьев А.А., Шлякова Е.В., Мозговой И.В. Влияние лазерной обработки стали на 2.

ее коррозионную стойкость. Материалы I региональной научной конференции, посвященной памяти главного конструктора ПО «Полет» А.С. Клинышкова «Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники». – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2004. – С. 263-267.

Соловьев А.А., Шлякова Е.В., Мозговой И.В. Исследование коррозионной 3.

стойкости сплавов после лазерного облучения. Материалы межрегиональной научно практической конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины:

разработка, производство, боевая эффективность, наука и образование» (Броня-2004). – Омск: Изд-во ОТИИ. – С. 159-162.

Мозговой И.В., Соловьев А.А., Шлякова Е.В. Антикоррозионная поверхностная 4.

обработка материалов. Монография. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. – 188 с.

УДК 629.113. СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ АТС В СИСТЕМЕ ВАД И.В. Ходес д-р техн. наук, проф., О.Б. Ригин, Тхе Мань Нгуен Волгоградский государственный технический университет Для водителей, особенно перевозящих пассажиров, ценные грузы, уникальное оборудование, необходимо организовать бортовую компьютерную систему предупреждения, которая заблаговременно информировала бы об опасности воспроизводимого режима движения из за возможной потери управляемости с учётом параметров АТС, дорожных условий, т.е. в системе водитель–автомобиль–дорога ВАД.

Ключевые слова: система предупреждения, автотранспортное средство, предельная скорость, системе водитель–автомобиль–дорога, психоэмоциональное состояние.

Безопасность движения в условиях непрерывно возрастающей интенсификации дорожных потоков с преобладанием в них энергонасыщенных АТС приобретают все большую актуальность: чем динамичнее АТС, тем оно, несмотря на все увеличивающееся количество применяемых на нем средств пассивной безопасности, представляет собой большую угрозу для себя и окружающих. Причем последствия ДТП оказываются наиболее тяжелыми в самых, на первый взгляд, благоприятных условиях движения. Одно из последних подтверждений тому лавина катастроф, в том числе с автобусами, прокатившаяся по России в августе 2009 г. Во всех этих случаях главной причиной ДТП стал человеческий фактор: водитель значительно превышает скорость в сочетании с разгоном, торможением, резкими поворотами рулевого колеса, засыпает за рулем и т.п. Другими словами, основная причина таких ДТП психоэмоциональное и физическое состояния водителя.

В связи с этим напрашивается вывод: для водителей, особенно тех, кто занят перевозкой пассажиров, опасных или ценных грузов, уникального оборудования и т.д., необходимы бортовые средства технической поддержки активной безопасности. И прежде всего средства, способные заблаговременно информировать его об опасности воспроизводимого режима движения с учетом параметров АТС, дорожных условий, его собственных свойств (возраст, род занятий, эмоциональное состояние, состояние здоровья и т.п.). И надо сказать, что созданием таких устройств занимаются многие специалисты. В частности, авторы предлагаемой вниманию читателей статьи разработали два варианта решения проблемы.

Первый из них, который авторы назвали АХ1 ("Ангел хранитель"), сводится к оснащению АТС системой датчиков, выдающей в бортовой компьютер информацию о воспроизводимых режимах движения и дорожных условиях. Компьютер обрабатывает эту информацию, учитывая технические параметры и характеристики, записанные в базе данных, и определяет величину предельной скорости (vпр), которая допустима в конкретных дорожных условиях. И если фактическая скорость приближается к vпр, то водителю выдается предупреждающий сигнал.

Второй вариант, АХ2, – автономное электронное устройство предупреждения, ориентируется индивидуально для водителя или его можно устанавить на любое АТС. Но в его базу данных необходимо предварительно вводить следующую информацию: код АТС (01 переднеприводное, заднеприводное, 03 полноприводное);

значения его снаряженной массы mсн и массы тгр перевозимого им груза;

габаритные его длину Lг, ширину Вг и высоту Нг;

базу L и колею В;

типоразмер шин Во/НоRd;

передаточное число рулевого привода i p ;

значение вероятной скорости встречного воздушного потока vw, высоты его центра давления hw и др. Кроме того, перед каждой поездкой вводятся главные параметры ожидаемых условий движения значения коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью (для сухого асфальта = 0,8, для мокрого 0,5, для снежного покрова 0,3 и для гололеда 0,15) и коэффициента дорожного сопротивления ( = 0,15). То есть, по сути, те же, что и в случае АХ1. Но там они либо уже заложены, либо получаются в ходе обработки сигналов датчиков.

Однако есть и отличия. Они касаются водителя: в АХ1 характеристики водителя фиксируются автоматически с учётом их проявления по скорости, управляющим действиям при разгоне, торможении, поворота руля и др. В АХ –характеристики конкретного водителя, получаются методом экспертной оценки. Часть этих параметров конкретного водителя постоянна (таблица 1), а часть зависит от продолжительности поездки, психического, физического его состояния, состояния внешней среды и т.д., поэтому их желательно корректировать в процессе движения (таблица 2) с периодичностью порядка 3 4 ч (например, на остановках для отдыха).

В обоих случаях данные параметры позволяют оценить время tpзадержки реакции водителя, среднеквадратичное отклонение р этой задержки, точность о воспроизведения поворота управляемых колес АТС с учетом экспертных коэффициентов K j состояния водителя и, в конечном счете, выдавать значение Vпр, соответствующее параметрам АТС, дорожным условиям и конкретному состоянию водителя.

Таков алгоритм применения разработанных авторами устройств. Что же касается его математического обоснования, то оно сводится к следующему.

Вычисляются массогабаритные параметры АТС его полная масса т, расстояния его центра масс от передней (а) и задней (в) осей, коэффициенты 1, 2 распределения массы АТС по его осям и коэффициенты ', " динамического распределения нормальных реакций на переднюю и заднюю оси (см. таблица 3 формулы № 14). При этом принимается, что вероятное ускорение va торможения или разгона АТС равно 0,3g.

Далее по формуле № 5 подсчитывается востребованный поворот управляемых колес при прямолинейном движении с корректировкой подруливанием. Например, для автомобиля ВАЗ-2109, судя по экспериментальным данным, при передаточном числе рулевого привода имеем амплитуду угла поворота на руле p= ± 8° и на управляемых 0 = 0,007 рад. Учитывая, что база этого автомобиля равна L=2,46 м, находим значение установившегося радиуса R поворота: R=2,46/0,007350 м. В общем случае, т. е. для АТС с базой Li, по формуле № 6 определяем технически востребованный поворот тех управляемых колес. Для режима i же движения после предупреждающих знаков “поворот”, учитывая возможное уменьшение радиуса в 2,5–3 раза, получаем тех =0,0071Li.

i После этого для варианта АХ1 компьютерной обработкой рассчитывается среднеквадратическое отклонение пр угла поворота управляемых колес при прямолинейном движении и с вероятностью р=0,998 – предельная величина их поворота: пр=±3пр при корректировке прямолинейного движения, а для случая предупреждающих знаков “поворот” при известном радиусе R поворота для данной конкретной категории дороги – угол поворота управляемых колес (формула № 7).

Затем при торможении и разгоне вычисляются нормальные реакции на осях, (формулы 8), а также тангенциальные силы Fz тяги на мостах: для передне-приводного АТС это формулы № 9-10 и № 11-12);

для заднеприводного – формулы №13-14 и № 11-12, для полноприводного – формулы № 15, 16 и см. № 11, 12.

Если 0,3= v / g,то дается сообщение-рекомендация уменьшить скорость до 30–40 км/ч и тормозить осторожно, преимущественно двигателем, но если в варианте АХ1 v / g 0,3, то следует принять v / g =0,3.

Далее по формуле №17 подсчитывается неточность воспроизведения поворота колес идеальным водителем вод.ид. (соответствует строке 1 в табл.

1, =0,0015 рад при коэффициентах Kj=0, табл. 2). С учетом совместного проявления собственной неточности воспроизведения поворота колес идеальным водителем, неточности реакции технической системы груженого АТС (формула №18), получаем эквивалентную неточность (формула №19) в диапазоне оценки ее величины с вероятностью 0,95, то есть в пределах ее отклонения. Потом по формулам № 20 определяются промежуточные величины Фi, выбираются минимальное из полученных четырех их значений, вычисляется промежуточная величина «А» (формула № 21), а по формуле №22 (с предварительной оценкой суммарного коэффициента К учета состояния конкретного водителя, которая рассчитывается по строкам табл. и 2 и формуле № 23) – критическая скорость vкр и ее диапазон (формула № 25), обусловленные совместно проявляемыми неточностями реакции технического средства и реального водителя (формула № 24). Для этого в табл. 1 выбирается строка, соответствующая реальному водителю, и оттуда – p и, т.е. среднеквадратичные величины задержки по времени реакии и неточности воспроизведения угла поворота управляемых колес. Последняя из операций – определение предельной рекомендуемой скорости по обоим вариантам АХ (формулы № 26 и 27).

В качестве примера приведем результаты сопоставления предельных скоростей для идеального водителя, соответствующего строке 7 табл. (p=0,23с и =0,0017 рад), и водителя, соответствующего строкам 1.3, 2.2, 3.2, 4.1, 5.2, 6.2 табл. 2, для которого Kj=1+0,02+0,08+0,2+0,05+0,05+0,3=1,88. В результате получаем вод1=0,00241 рад;


вод2=2•0,00241•1,8=0,008676 рад.

L 0,8 10 2, 46 19,68 м/с = 185 км/ч;

vкр.вод.1 = 5,47 м/с = 20 км/ч;

А Фmin m 19,86 0, =8,4 м/с = 30,3 км/ч;

м/с vкр.вод. 2 0,0075 0,00876 0,0074 0, 30,3 км/ч;

vпр.вод.1 185 1,2 20 185 100 =152 км/ч (для идеального водителя) и vпр.вод.2 185 1, 2 20,3 1,85 2,85 185 99,28 =85 км/ч для второго водителя после четырех часов движения в болезненном подавленном состоянии, но без температуры, в сумерках, при стаже 5 тыс. км на участках прямолинейного движения по сухой дороге.

По варианту АХ1, если в единой системе "водитель–автомобиль– дорога" на прямой предельные неточности отклонения управляемых колес технической системы составляли ±0,00746 рад, а водителя – ±0,00246 рад, предельная скорость составит vпр=0,77·185=142,5 км/ч.

Приведенные выше расчетные соотношения могут быть положены в основу алгоритма индивидуальной бортовой компьютерной системы обеспечения активной безопасности АТС. В частности, система АХ должна быть реализована в виде устройства предупреждения индивидуального пользования для водителей, особенно склонных к переоценке своего опыта или имеющих недостаточный стаж.

Таблица Водитель Характеристика водителя tp, с № пол профессиональная деятельность р, с, рад.

возраст 1М Операторы технических 1824 0,60 0,20 0, устройств, спортсмены, 2 0,50 0,17 0, военные и т.п.

3 0,50 0,17 0, 4 0,80 0,26 0, 5 1,00 0,33 0, 6 1,20 0,40 0, 7 Работники социальной сферы, 1824 0,70 0,23 0, юристы, экономисты, 8 0,60 0,20 0, медицинские работники, 9 0,60 0,20 0, работники торговли и т.п.

10 0,80 0,26 0, 11 1,10 0,35 0, 12 1,20 0,40 0, 13 Ж Операторы технических 1824 0,60 0,20 0, устройств, спортсмены, 14 0,60 0,20 0, военные и т.п.

15 0,60 0,20 0, 16 0,90 0,30 0, 17 1,00 0,33 0, 18 1,30 0,43 0. 19 Работники социальной сферы, 1824 0,75 0,25 0, юристы, экономисты, 20 0,65 0,22 0, медицинские работники, 21 0,65 0,22 0, работники торговли и т.п.

22 0,80 0,25 0, 23 1,20 0,40 0, 24 1,30 0,43 0, Таблица № Фактор и его величина K j K 1 K j фактора 1 Продолжительность непрерывной работы, ч:

1.1 0 1.2 0,005 1, 1.3 0,2 1, Продолжение таблицы 2 Состояние здоровья:

2.1 Здоров 0 2.2 0,08 1, t 37 C 2.3 0,18 1, t = 37,0 37,5 С 2.4 0,35 1, t = 37?5 38 C 2.5 0,35 1, t = 37,538 С кровяное давление, мм Нд:

2.6 0 125/ 2.7 0,08 1, 140/ 2.8 0,15 1, 160/100 и выше 3 Наличие алкоголя в крови, промилле:

3.1 0,0 0 3.2 0,2 1, 0,5 (0,5 л пива, 30 мл крепких напитков) 3.3 1 0.5 (1 л пива, 100 мл., крепких напитков), 3.3 управлять ТС не рекомендуется 4 Эмоциональное состояние:

4.1 повышенная радость 0,05 1, 4.2 угнетенное 0,1 1, 4.3 тревога, стрессовое состояние 0.3 1. 5 Время суток;

освещенность 5.1 светлое время, ясно 0 5.2 сумерки, пасмурно 0,05 1, 5.3 ночь, ясно 0,2 1, 5.4 0.5 1, туман, дождь, снег с видимостью 300 м 5.5 0,7 1, видимость 100300 м 5.6 1,2 2, видимость 40100 м 5.7 2 видимость 40 м 6 Рабочий стаж, тыс. км:

6.1 0,8 0, 6.2 0,3 1, 6.3 0,2 1, 6.4 0,1 1, 6.5 0 Примечание – Управлять АТС более 8 ч, при температуре 38 и давлении 160/100 и выше, в тревожном и стрессовом состоянии и видимости менее 40 м не рекомендуется;

при стаже до 5 тыс. км управление целесообразно лишь в присутствии водителя-наставника.

Таблица № Формула Примечания фор мулы 1 Статический коэффициент b 1 0,48 распределения весовой L нагрузки на переднюю ось Продолжение таблицы 2 m = mсн + mгр, hа = hсн m - масса груженого АТС, mсн – снаряженная масса, mгр – масса груза 3 Статический коэффициент a 2 0,52 распределения весовой L нагрузки на заднюю ось груженного АТС ha h 4 Динамические коэффициенты, 2 a 1 нормальных реакций на gL gL переднюю и заднюю оси 5 р р угол поворота рулевого 57i p колеса АТС ;

ip передаточное отношение рулевого привода, 0 – угол поворота управляемых колес 6 Li продольная база АТС техi 0,007 Li 0,00284 Li 2,46 техi – техническая неточность воспроизведения поворота управляемыми колесами 7 пов L R, R L пов угол поворота для в движения по радиусу R автомобиля;

R радиус поворота АТС 8 hw h 1 - (см. п. 1) Rzраз 1mg 0,42 H Г BГVw mv w 2 Li 2 Li HГ - габаритная высота BГ - габаритная ширина hw h Rzраз 2mg 0,42 H Г BГVw mv w Vw - суммарная скорость 2 Li 2 Li лобового воздушного потока hw h Rzтор 1mg 0,4 1,05 H Г BГVw mv w m - (см. п. 2) 2 Li 2 Li hw - высота центра давления hw h воздушного потока Rzтор 2mg 0,42 H Г BГVw mv w - ускорение АТС 2 Li 2 Li 9 передний привод, передняя Fz раз mv mg mg (0,3 ) ось, разгон 10 передний привод, задняя ось, Fz раз mg 02 раз разгон 11 Торможение, задняя ось, Fzтор (0,3 )mgтор одинаково для всех вариантов привода 12 Торможение, передняя ось, Fzтор (0,3 )mgтор одинаково для всех вариантов привода 13 Задний привод, передняя ось, Fz раз mg 02 раз разгон Продолжение таблицы 14 Задний привод, задняя ось, Fz раз (0,3 )mg 02 раз разгон 15 Полный привод, передняя ось, Fz 01 (0,15 )mg раз разгон.

16 Полный привод, задняя ось, Fz 02 (0,15 )mg раз разгон.

17 вод.ид. техi техi - (см. п. 6) техническая неточность воспроизведения поворота управляемыми колесами вод.ид. - ошибка в управлении углом поворота идеального водителя (по таб.1) 18 Коэффициент учета загрузки K TCH 1 0,2(m mCH ) mn mCH АТС, mn - полная разрешенная масса 19 (см. таб.1) эквi (,0666 техi )2 (,0666техi ) 2 2 2 KTCH 20 Выбираем Фmin и раз 2 раз R F Ф1раз / 2 ;

z 01 k сопоставлений по п. раз 2 раз R F раз / 2 ;

Ф2 z 02 k тор 2 раз R F Ф1тор / 1 ;

z 01 k тор 2 тор R F тор / Ф2 z 02 k 21 Li Li продольная база АТС A Фmin А – промежуточная величина m 22 A (см. п.21) A Vкр1 экв (см. п.19) эквi 23 К 1 К i K i коэф-т учета состояния водителя по таб. 24 pi - (см. таб.1) 2техi pi 2 K вод - (см. таб.1) T K - (см. п.22) 25 Ошибка в определении А вод Vкр критической скорости в варианте 2 экв вод texi вод АХ2 из-за статистических оценок ошибок управления 26 По варианту АХ Vпр 0, 77Vкр 27 водид (см. п. 17) вод Vкр Vпр Vкр 1, 2Vкр По варианту АХ водид СЕКЦИЯ ПРОБЛЕМЫ КОНСТРУКТИВНОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ УДК 629. КОМБИНИРОВАННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА Н.Е. Александров, канд. техн. наук, доц.;

Н.А. Гулий Челябинское высшее военное автомобильное командно-инженерное училище Одним из решений проблем уменьшения расхода углеводородного сырья и загрязнения окружающей среды отработавшими газами является совершенствование автомобильных энергетических установок (ЭУ) на базе тепловых двигателей в направлениях повышения их экономичности и снижения токсичности [1,3,4]. Несмотря на противоречивость этих задач, их решение во многом связано со снижением тепловых потерь в процессах энергопреобразований в двигателе и трансмиссии [1]. Радикальным методом решения указанной задачи является реализация принципиальной возможности аккумулирования и утилизации энергии в форме теплоты, содержащейся в отработавших газах, например в тепловых аккумуляторах, коогерационных установках и различных расширительных машинах [6].

Такое решение может обеспечить повышение коэффициента полезного действия (КПД) ЭУ на 15-30%, а также существенно снизить токсичность отработавших газов [1,4,6,7]. Поскольку другие способы совершенствования тепловых двигателей в направлении повышения их КПД к настоящему времени практически исчерпаны [1,4,6,7], а практическое применение этого метода в автомобильных ЭУ достаточно проблематично, решение указанной проблемы особенно актуально для ЭУ легковых автомобилей, доли расходов топлива и кислорода воздуха, а также доля токсичных выбросов которых в общей массе потребления углеводородного сырья и выбросов отработавших газов автомобилями является преобладающей [3].

В связи с ограниченностью резервов совершенствования ЭУ, как энергопреобразующей системы, целесообразен анализ надсистемных факторов, а именно критериев эффективности автомобиля в целом и их взаимосвязи с выходными показателями ЭУ.

Современный легковой автомобиль является многоцелевым транспортным средством. Его эффективность в общем случае равна:

К э П м i Т i С о П эт Т о С i, (1) где П мi, Т i и Сi - текущие производительность, основные затраты и Cо соответствующее время работы, Пэт, Т о и - эталонные производительность, затраты и долговечность агрегата.

Для анализа преобразуем выражение (1) в следующий вид [1,2]:

П мi Т i Gто П м экс, (2) Кэ Т1 Т П о Т о Gтi G т экс где П0,GТ - эталонные производительность автомобиля и эксплуатационный расход топлива при реализации оптимальной тягово-скоростной характеристики;

П м, GТ, и Т 1 - относительные средние производительность, экс экс эксплуатационный расход топлива и соответствующее время работы автомобиля при этом;

Т 2 - относительное время работы автомобиля при достижении эталонных показателей;

Т 1 + Т 2 1.

Практика эксплуатации легковых автомобилей показывает, что их характеристики, близкие к эталонным ( Т 2 =0), практически не реализуются, коэффициент использования мощности двигателя составляет 0,3-0,5 при существенном ухудшении экономичности и повышении токсичности [1,3,4,5,6,7]. Причины указанного состоят в том, что номинальная мощность двигателя выбирается не по требуемой величине для преодоления основных сопротивлений движению, а по величине требуемой для кратковременных разгонов. В результате эффективность легкового автомобиля составляет не более Кэ =0,2-0,4. В то же время, в технике для других транспортных средств, эффективность, как характеристика степени соответствия реализуемого эффекта применения потенциальному, находится на уровне не ниже Кэ= 0,75-0,8 [1].

Таким образом, с позиций целесообразности расходования ресурсов, легковой автомобиль недостаточно эффективен, особенно в качестве городского автомобиля. Рассмотренное подтверждает сложившееся мнение о нецелесообразности создания и массового производства многоцелевых автомобилей и указывает необходимость более широкого применения специализированных городских автомобилей ограниченного радиуса действия, особенно в крупных городах [3.5.6,7]. Для реализации концепции городского автомобиля, которая позволит существенно повысить его эффективность, необходимо сформулировать концепцию его ЭУ. Её главными положениями являются:

-целесообразность максимально возможного снижения мощности теплового двигателя и оптимизации его рабочих режимов для повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов;

-необходимость аккумулирования энергии отработавших газов и инерции движения автомобиля и ее последующее использование для обеспечения требуемых динамических показателей автомобиля;

-возможность частичного восстановления запаса энергии за счет внешнего источника.

Реализация указанной концепции возможна применением различных комбинированных энергетических установок (КЭУ), использующих принципы аккумуляции и рекуперации энергии [4,5,6,7]. Возможны различные схемы КЭУ, однако в настоящее время наиболее разработаны КЭУ в виде энергопреобразующих систем, включающих подсистемы (рис.1.): первичный тепловой двигатель (ПТД), электрогенератор (ЭГ), электрохимический аккумулятор (АК) и тяговый электромотор (вторичный двигатель) с трансмиссией, либо непосредственно мотор – колеса (рис. 1).

Тепловой двигатель Электрогенератор Аккумулятор Тяговый электромотор Полезная работа Рис.1. Комбинированная энергетическая установка Они выполняются по параллельной, последовательной или смешанной схемам и характеризуются возможностью рекуперации части энергии автомобиля.

Согласованием характеристик подсистем с позиций достижения требуемых выходных показателей и применением современных систем управления удалось создать эффективные автомобильные КЭУ и внедрить их в производство. Полученные преимущества КЭУ компенсируют их недостатки, связанные с значительным усложнением конструкции. Так, при мощности ПТД на 25-30% меньше чем в автомобилях- аналогах, достигнуто повышение топливной экономичности в среднем на 15-20% при снижении токсичности отработавших газов на 30-50% [4.5,7]. Однако возможны схемы КЭУ, реализующие рассмотренные принципы другими средствами.

Для их синтеза следует выделить следующие главные функции, выполняемые КЭУ, исходя из сформулированной концепции:

-преобразование химической энергии топлива в тепловую и механическую работу;

-аккумулирование энергии в тепловой и механической форме;

-использование аккумулированной энергии;

-рекуперация части энергии движения автомобиля.

Морфологический анализ с помощью матрицы «функция-средство реализации» позволил синтезировать схему КЭУ в виде энергопреобразующей системы обеспечивающей, на наш взгляд, максимальное снижение тепловых потерь и потерь на торможение автомобиля, пригодной для использования на мобильной технике и конкурентноспособной по сравнению с рассмотренной выше, в следующем виде (рис. 2).

Первичный тепловой двигатель Аккумулятор Тепловой механической энергии аккумулятор Вторичный тепловой двигатель Полезная работа Рис. 2. Комбинированная энергетическая установка Предлагаемая КЭУ, в виде энергопреобразующей системы, состоит из первичного теплового двигателя (ПТД), аккумуляторов энергии в форме теплоты и работы (АТ и АР) и вторичного теплового двигателя (ВТД), использующего накопленную в аккумуляторах энергию и способного пополнять её путем рекуперации, например в режимах торможения.

Важно, что мощность, развиваемая первичным тепловым двигателем, не связана с потребляемой для преодоления дорожного сопротивления в конкретный момент. Поэтому ПТД может работать на наиболее экономичном стационарном режиме. Мощность ПТД определяется из баланса выработанной энергии в формах теплоты и работы и используемой энергии в форме работы с учетом возможной рекуперации.

Энергетический баланс представлен в общем виде:

( N eптд t 1 Q птд t 1 ) ак N e t 2 N втд t 3, втд (1) р втд втд где N eптд и N e, N р - эффективные мощности ПТД и ВТД, рекуперируемая мощность;

Q птд - часть утилизированной энергии ПТД в форме теплоты;

ак - КПД, оценивающий потери в процессах аккумулирования энергии ПТД;

t1 -время работы ПТД;

t2 -время работы ВТД;

t3 -время рекуперации.

Для определения эффективной мощности ПТД использованы имеющиеся опытные данные по структуре цикла движения автомобиля и доле времени рекуперации (режимы торможения) [1,4,5,6,7], а также данные по потерям энергии при её аккумулировании и передаче в подводных аппаратах с тепловыми аккумуляторами [1]. Например, при умеренно интенсивной эксплуатации автомобиля массой 800 кг в городском цикле (ГОСТ 20306) в течение 10 часов с пробегом 400 км с характерной средней скоростью движения 18-20 км/час [5] и времени работы ПТД в течение 18-20 часов его мощность составляет не более 3- кВт. Полученная мощность в 5-7 раз меньше мощности ЭУ автомобиля аналога, выполненного по традиционной схеме и на 20-30 % меньше мощности ПТД для рассмотренной ранее схемы КЭУ с электропреобразованием энергии теплового двигателя. При этом возможности аккумуляторов позволяют кратковременно увеличивать мощность ВТД для обеспечения требуемых динамических показателей городского автомобиля. Кроме отмеченного к преимуществам рассматриваемой КЭУ по сравнению с другими относятся следующие:

- возможность значительного снижения расхода топлива пропорционально снижению мощности первичного теплового двигателя;

- возможность значительного снижения токсичности отработавших газов ПТД в процессе аккумулирования их тепловой энергии;

- существенно более низкие стоимость и массо-габаритные показатели.

Приведенные данные свидетельствуют об эффективности предложенной схемы КЭУ городского автомобиля и указывают на необходимость проведения соответствующих научно-исследовательских работ.

Библиографический список 1. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте.- М.: Транспорт, 1990.- 135 с.

2. Левенберг В.Д. Энергетические установки без топлива.- Л.: Судостроение, 1987.- 104с.

3. Мани Л. Транспорт, энергетика и будущее.- М.: Мир, 1987.- 160 с.

4. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль.- М.: Машиностроение, 1987.- 320с.

5. Умняшкин В.А. Филькин Н.М. Разработка методики расчета мощностных и конструктивных параметров энергосиловой установки электромобиля гибридного типа на примере легкового автомобиля //Вестник РАТ.- Вып.2.- Курган: КГУ, 1999.- С. 49- 6. Электомобиль: Техника и экономика /под ред. Щетины В.А. –Л.: Машиностроение, 1987.- 253с.

7. Яковлев А.И., Эйдинов А.А. Взгляд на перспективы развития энергетических установок автомобилей.- Автостроение за рубежом.- 1998.- № 10.- 1998.- С. 14-19.

УДК 629.113. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАЛОГАБАРИТНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ КОЛЕСНОЙ ТРАНСПОРТНО-ТЯГОВОЙ МАШИНЫ Д.А. Загарин, руководитель НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ»

В сельскохозяйственном производстве транспорт имеет решающее значение, определяющее функционирование такой важной для экономики страны отрасли. Эффективность автотранспортных средств во многом определяется их производительностью. Проведенные ранее исследования показали, что, с точки зрения технических показателей принципиально возможны два основных пути роста производительности: за счет повышения средних скоростей движения и за счет повышения грузоподъемности. Особенно это важно при эксплуатации транспортных средств в условиях бездорожья и по пересеченной местности (с поля и на поле, а также по полю внутри хозяйства).

Следует отметить, что аграрный сектор России обладает огромными потенциальными возможностями (в частности, в нашей стране находится 10% мировой пашни) и сохраняет большие перспективы развития. Сегодня проблема обеспечения предприятий АПК новой техникой является достаточно сложной. Многие сельхозпредприятия убыточны и не имеют возможности закупать новую технику, а техника, которая имеется в хозяйствах, на 60-70% выработала свой ресурс. По оценкам специалистов, только от снижения уровня механизации сельхозпроизводства Россия теряла в последние годы не менее 30% урожая сельскохозяйственных культур.

Из проведенных ранее работ следует, что [6-8, 9, 12-15, 17-18] наряду с крупными и средними сельскохозяйственными организациями, другими производителями, по классификации Росстата [23] большая часть сельского населения страны занята в малых формах хозяйствования.

Например, в стране крестьянских фермерских (КФХ) насчитывается около 250 тыс. хозяйств, личных подсобных хозяйств (ЛПХ) – 17,8 млн., индивидуальных садов и огородов – 14,6 и 4,4 млн. соответственно. При этом почти 16,5 млн. хозяйств России требуют решения проблемы технического перевооружения.

Обеспечение транспортными средствами (грузовыми автомобилями) КФХ остается низкой – в среднем по стране 1 автомобиль на два хозяйства, при неравномерном распределении по регионам (Тамбовская обл. – 0,9 автомобиля на 1 КФХ, из них полностью самортизированы – 0,33;

Курская обл. – 0,6 и 0,37, соответственно). Применение изношенной техники увеличивает себестоимость продукции, а значительные ресурсы приходится направлять на ремонт. Проблема обеспечения сельского хозяйства транспортными средствами приобретает особенно острый характер. При этом сельское хозяйство отличается большим разнообразием грузов, а общий объем перевозок в 2005 году составил в среднем 36 т в расчете на 1 га пашни и на ближайшую перспективу прогнозируется рост до 50 т. [12]. В отечественном сельском хозяйстве тракторные перевозки составляют 22…27% от общего объема транспортных перевозок и 45% объема внутрихозяйственных перевозок.

При этом тракторные перевозки отличаются неэффективностью, а их стоимость выше стоимости автомобильных.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.