Максимальный угол подъема автомобиля: Максимальный угол подъема автомобиля

Содержание

Максимальный угол подъема автомобиля – АвтоТоп

Угол максимально преодолеваемого подъема – это, в общем-то, характеристика из тяговых показателей автомобиля. Это значение, которое может быть достигнуто на покрытии, обеспечивающем надежное сцепление колес с дорогой. На практике вы можете встретить крутые подъемы вдалеке от твердых дорог. Их склоны либо покрыты травой, либо на них грузовиками или тракторами накатана грунтовая колея. В этой ситуации способность автомобиля в преодолении подъема определяется коэффициентом сцепления – состоянием поверхности и сцепными свойствами шин.

На дорогах уклоны (спуски и подъемы) обозначаются только в процентах. И самое большее, что вы можете встретить на дорогах общего пользования, это лишь 12%, что составляет нечто среднее между 6 и 7 градусами. С более крутыми уклонами в городе вы можете столкнуться при въезде в подземный гараж или на эстакаду. Здесь эти величины могут достигнуть 30% (17 градусов).

В инструкции «Нивы» дотошный владелец может найти значение максимального подъема, преодолеваемого автомобилем – 58%. В процентах обозначают соотношение между высотой подъема по вертикали. Это тангенс угла подъема, выраженный в процентах. А при переводе в более привычные значения эти 58% составят всего лишь 30 градусов. Но не надо тешить себя школьными воспоминаниями 30 градусов выглядит совсем безобидным только в тетрадке.

Убежден, что подавляющая часть владельцев «Нив» не представляет ее возможностей по части преодоления подъемов. Давайте будем пробовать вместе. Но прежде чем начать «бороться» с подъемами, научитесь преодолевать спуски.

Перед спуском лучше остановиться и осмотреть его. Чем круче спуск, тем дольше в его начале вы не будете видеть, что находится перед автомобилем. Передняя кромка капота будет закрывать дорогу, пока вы преодолеваете перелом спуска. А увидеть, что же вас ждет впереди, сможете, лишь когда автомобиль окажется всеми колесами а линии спуска. Перед спуском заранее заблокируйте дифференциал и выберете передачу, на которой смогли бы подняться, двигаясь сразу вверх. Сомнения в выборе передач решаются в пользу низшей. Автомобиль направляйте вниз по кратчайшему пути, чтобы исключить боковые крены. Скорость движения ограничит двигатель и включенная передача. Не выжимайте сцепление! При необходимости можно очень плавно притормаживать, категорически избегая блокировки колес: она приводит к потере управляемости, боковому скольжению и опрокидыванию.

В случае очень скользкого спуска возможно скольжение автомобиля вниз из-за недостаточного сцепления. При потере управляемости в такой ситуации лучше добавить «газ», чтобы обрести возможность руления. Ни в коем случае не спускайтесь, выжав сцепление или выключив передачу. Работающий (!) двигатель должен быть соединен с колесами, это обеспечит контроль над автомобилем и ситуацией.

Эксперименты с подъемами начинайте на местности, ровной у основания склона. Здесь не должно быть ям, канав, деревьев и т.п., что способно помешать свободному скатыванию автомобиля назад вниз в случае необходимости . Перед «штурмом» подъем стоит осмотреть, причем тщательней, чем спуск. Проверьте, нет ли скрытых в траве ям. Камней, корней деревьев, способных перекосить автомобиль так, что одно из колес оторвется от поверхности и потеряет контакт с ней. Таких «подарков» старайтесь избегать. Поищите самый короткий путь наверх, «в лоб». Это вам гарантирует минимальные крены и предохранит от возможности бокового опрокидывания. Опрокидывания вперед или назад можно не бояться, так как оно возможно на уклонах свыше 45 градусов. Заодно уточните, что вас ждет на вершине подъема и за ней, не подстерегает ли там обрыв или нечто подобное.

Итак, осмотр подъема и вершины произведен, траектория движения определена. Для начала заблокируйте дифференциал, так как на крутом подъеме возможна значительная разгрузка передней оси, что приведет к пробуксовке передних колес и остановке автомобиля. Выберите нужную передачу, чтобы преодолеть подъем без переключений. Слишком «высокая» приведет к тому, что мотор «задохнется», а на крутом подъеме даже очень быстрое переключение приведет к остановке автомобиля. Слишком «низкая» не позволит обеспечить достаточный разгон и может привести к буксованию колес от избытка крутящего момента. Чем хуже сцепление колес с грунтом, тем больший нужен разгон. Как правило, это вторая или первая передача при пониженном ряде раздаточной коробки. Не забудьте сбросить «газ» в конце подъема, как только почувствуете, что двигателю стало легче и он начинает увеличивать обороты. И нажимать на педаль акселератора стоит лишь тогда, когда капот опустится «с неба» и вы увидите, что впереди.

Может случится, что передача выбрана неверно. Рассмотрим варианты.

Случай первый: мотор «задохнулся» и заглох. Ничего страшного. Выжмите сцепление и нажмите на педаль тормоза. Удерживая автомобиль на тормозах, запустите двигатель, включите заднюю передачу. Плавно отпустите педаль тормоза и чуть позже или одновременно педаль сцепления и, очень плавно (!) притормаживая, спустите автомобиль назад, аккуратно удерживая его рулем на линии кратчайшего спуска. Ни в коем случае не скатывайтесь на нейтрали или с выжатой педалью сцепления – это приведет к разгону автомобиля, и при малейшем неверном движении рулем его может развернуть поперек склона и опрокинуть. Не тормозите резко и интенсивно, так как это приведет к блокировке колес и потере управляемости, что может кончиться переворотом на крышу. Помните, что при блокировке хотя бы одного из колес автомобиль начинает вести себя подобно ваньке-встаньке, стоящему на голове и всеми силами старающемуся встать на ноги, – двигатель как самая тяжелая часть, будет заставлять автомобиль развернуться «носом» вниз у уже никакая сила не сможет противостоять закону всемирного тяготения. И только заранее включенная передача и работающий на холостом ходу двигатель удержат автомобиль от разгона и предотвратят блокировку колес при торможении, сохранив тем самым его управляемость.

И еще одно. Не стоит на крутых склонах пользоваться стояночным тормозом. Как правило, его эффективности хватает. Чтобы удержать автомобиль на уклонах не более 30 процентов. А вот сослужить дурную службу и заставить скользить задние колеса – это запросто. К чему это может привести, мы уже говорили.

Случай второй: автомобиль, буксуя, «завис» на подъеме, так как двигатель выдает тяги больше, чем способны реализовать колеса. Если колеса буксуют на сырой траве, то можно подождать 2-3 секунды, пока протектор срежет траву, и шины докопаются до грунта. Если это не помогло, попробуйте плавно приотпустить педаль акселератора, с тем чтобы поймать положение «золотой середины» между «много» (автомобиль не движется из-за пробуксовки колес от избытка крутящего момента) и «мало» (автомобиль останавливается из-за нехватки мощности), чтобы продолжить движение. Но не переусердствуйте, а то заглушите двигатель, и мы вернемся к первому случаю. Если и теперь ничего не получается, то выжимайте сцепление, удерживая автомобиль на месте нажатием на педаль тормоза. Спускаемся назад так же, как и в предыдущем случае.

Случай третий, самый неприятный. Подъем оказался вдруг неожиданно скользким настолько, что автомобиль не только забуксовал на нем, но даже при заторможенных колесах не удерживается на склоне, а сползает вниз все быстрее и быстрее. Не пытайтесь в такой ситуации удержать контроль над автомобилем с помощью руля, вспомните ваньку-встаньку. Выход единственный – как можно быстрее включите заднюю передачу, как только почувствуете, что автомобиль начинает сползать. В такой ситуации возможны осложнения – включена пониженная задняя, педаль «газа» отпущена, а автомобиль все-таки скользит и начинает разворачиваться. Выход в такой ситуации один, хотя это психологически очень неприятно, но вы должны добавить «газ». Плавно добавить, ровно настолько, чтобы колеса перестали «юзить» и автомобиль начал слушаться руля.

КОРОТКО О ГЛАВНОМ:

1. Осмотрите подъем (спуск), вершину, выберите кратчайший путь, который позволит вам иметь минимальные крены.

2. Включите блокировку дифференциала и пониженный ряд в раздаточной коробке.

3. Включите вторую или первую передачу в коробке передач (при «нижнем» ряде в «раздатке») в зависимости от крутизны склона.

4. На спуске тормозите очень плавно и аккуратно, не доводите колеса до блокировки. На уклонах свыше 30% (17 градусов) не полагайтесь на стояночный тормоз – он «Ниву» не удержит.

5. В случае неудачной попытки преодоления подъема спускайтесь назад на передаче заднего хода с работающим на холостом ходу двигателем. Помните, что резкие действия рулем или тормозом могу спровоцировать боковое скольжение автомобиля и его опрокидывание.

Проходи́мость — способность транспортного средства передвигаться по дорогам низкого качества и вне дорожной сети, а также — преодолевать искусственные и естественные препятствия без привлечения вспомогательных средств [1] . Проходимость является одной из составных характеристик подвижности транспортного средства, как правило — она задаётся при проектировании техники исходя из её предполагаемого назначения с учётом экономической целесообразности [1] [2] . По проходимости транспортная техника подразделяется на машины обычной, повышенной и высокой проходимости:

машины обычной проходимости — автомобили общего назначения с обычными шинами и неблокирующимся дифференциалом, предназначенные для движения по шоссейным и грунтовым дорогам [1] ,
машины повышенной проходимости, к которым относится преимущественно военная автотехника с колёсной формулой 4×4, 6×4, 6×6, 8×8, широкопрофильными шинами, системой регулировки давления в шинах, частично или полностью блокирующимися дифференциалами, основным назначением которой является работа на дорогах и на местности без дорог [1] ,
машины высокой проходимости (вездеходы[3] ) — гусеничная техника и полноприводная автотехника, которая в дополнение к вышеперечисленному оснащена шинами сверхнизкого давления, пневмокатками, арочными шинами или нетрадиционными видами движителей [1] .

Содержание

Типичные виды препятствий [ править | править код ]

Неровная дорога [ править | править код ]

Езда по неровной дороге снижает срок службы автомобиля. Если сила тяги, развиваемая автомобилем, недостаточна, он может застрять. Для того, чтобы автомобиль справлялся с неровными дорогами, применяют такие меры:

Автомобили высокой проходимости существенно прочнее, чем дорожные. У них более прочные кузов и рама, плюс усиленная подвеска.
Высокий крутящий момент двигателя. Желателен полный привод, блокировка дифференциала.
Высокий дорожный просвет (клиренс).
Мягкие рессоры, большой ход подвески.
Лебёдка для вытаскивания застрявшего автомобиля.

Точечные препятствия [ править | править код ]

Небольшие, но высокие препятствия (камни, пни, кочки) автомобиль должен пропускать под днищем. Для этого важны:

Большой дорожный просвет.
Чтобы препятствиями не повредить двигатель, внизу моторный отсек защищён прочным поддоном.
Шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) с резиновыми пыльниками уязвимы. ШРУСы защищают, чтобы корягой нельзя было прорвать пыльник, или используют зависимую переднюю подвеску, в которой ШРУС находится внутри металлического кулака.

Подъёмы и спуски [ править | править код ]

При езде на подъём двигатель может заглохнуть. Если не хватает сцепления шин, автомобиль может сорваться вниз. При езде поперёк склона автомобиль может опрокинуться. При переходе с подъёма или спуска на ровное место автомобиль может зацепиться кузовом и застрять. Меры борьбы:

Высокий крутящий момент двигателя, пониженные передачи в трансмиссии.
Высокий дорожный просвет (клиренс). Высокий угол продольной проходимости. Высокие углы свеса.
Шины, рассчитанные на езду по грунту.
Полный привод.
Широкая колея.

Рыхлый грунт [ править | править код ]

Автомобиль, попавший на рыхлый грунт, может завязнуть в нём и не выбраться. Меры борьбы:

Уменьшенное давление на грунт (в основном за счёт повышения диаметра и ширины колёс и количества осей, а также снижения давления в шинах).
Полный привод.
Блокировка дифференциала.
Использование лебёдки для самовытаскивания.

Броды [ править | править код ]

Чтобы в автомобиль не попала вода, герметизируют нижнюю часть моторного отсека и кузова. На спецавтомобилях (например, военных) для повышения надежности также может быть установлен насос для откачки воды, откачивающий попавшую при повреждениях (при попадании пуль, осколков и т.д.) в машину воду. Забор воздуха в двигатель устанавливают как можно выше.

Воздухозаборник двигателя, выведенный выше, называют «шноркелем». Существуют заводские шноркели для популярных вседорожников. Многие владельцы внедорожников делают шноркель самостоятельно, устанавливая на автомобиль «закрытый» воздушный фильтр «бочка», например, от «Волги» ГАЗ-3110 или «Москвич-2141», к которому через резиновую гофру прикрепляют пластиковую или металлическую тонкостенную трубу, идущую по стойке лобового стекла вверх. Вверху может устанавливатся моноциклон или другой фильтр воды, или конец трубы разными способами «загибается» на крышу внедорожника во избежание попадания капель воды при дожде и брызгах.

Также для преодоления бродов, автомобили оснащают «гидрозащитой» — все сапуны агрегатов (двигатель, КПП, раздаточная коробка, мосты) дополняют гибкими шлангами, которые выводят как можно выше. Выводить шланги в шноркель не рекомендуется, потому что разрежение, создаваемое двигателем, передаётся и в агрегаты, помогая воде проникать через сальники внутрь агрегатов. Напротив, в некоторых случаях может использоваться повышенное давление воздуха в картерах агрегатов трансмиссии, например, за счёт подсоединения к сапуну накачанной камеры.

При преодолении брода рекомендуется снять ремень вентилятора охлаждения (часто это и ремень генератора, если вентилятор не работает через вискомуфту), во избежание поломки крыльчатки.

Мягкие и разрушаемые преграды [ править | править код ]

Кусты, ветки и т. д. Сами по себе не вредны, но среди податливых веток может оказаться твёрдый ствол или пень, способный смять радиатор, сорвать «дворники» и даже разбить ветровое стекло. К тому же ветки, постоянно хлещущие по стеклу, мешают обзору. Для защиты автомобиль снабжается кенгурятником и тросами-веткоотбойниками.

Рвы и пороговые препятствия [ править | править код ]

Возможность преодолевать такие препятствия важна для военных машин. Двухосная полноприводная машина может преодолеть ров, примерно равный по ширине радиусу колеса (если же привод на одну ось — ещё более узкий). Многоосная и гусеничная — от трети до половины колёсной базы. Для преодоления более широких рвов иногда применяют мостки или с помощью подручных средств, например, вязанок хвороста, или пробивают путь разрушением стенок рва с помощью шанцевого инструмента, или подрыванием заряда взрывчатого вещества.

Пороговые препятствия (эскарпы и контрэскарпы) — вертикальные ступеньки. Иногда при высоте более 1 м и стенке из твердых матералов такие препятствия могут останавливать даже танк. Такие уступы обычно форсируют с помощью подручных средств, например, вязанок хвороста, или пробивают путь разрушением с помощью шанцевого инструмента, или подрыванием заряда взрывчатого вещества, или артиллерийским огнём. Колёсная машина с приводом на одну ось может преодолеть уступ высотой в 2/3 радиуса колеса, с полным приводом — в радиус колеса.

Параметры, связанные с проходимостью [ править | править код ]

Габаритные параметры [ править | править код ]

Дорожный просвет (клиренс) [ править | править код ]

В упрощённом значении, клиренсом автомобиля называют расстояние от самой низкой части автомобиля до поверхности земли. В технических описаниях клиренс, как правило, указывается для автомобиля в снаряжённом состоянии, что указывает на то, что заявленная величина дорожного просвета является максимальной эксплуатационной и может уменьшаться при загрузке автомобиля.

Величина клиренса является одним из ключевых факторов, влияющих на проходимость автомобиля. У внедорожных автомобилей с зависимой подвеской самой низкорасположенной точкой чаще всего является корпус дифференциала, реже — нижние кронштейны амортизаторов, стремянки рессор, корпус раздаточной коробки. При классической конструкции мостов клиренс таких автомобилей невелик и колеблется вокруг показателя в 200 мм (для штатных колёс). При независимой подвеске нижней точкой может быть как рычаги подвески, кронштейны амортизаторов, корпус раздаточной коробки, картер двигателя и дифференциалов (редко), так и элементы выпускной системы, части стабилизатора поперечной устойчивости (при его наличии), элемент рамы или лонжерона. В целом подобная конструкция позволяет значительно увеличить дорожный просвет автомобиля. В случае использования дополнительного оборудования, такого как защита элементов днища, фаркоп, дополнительные пороги, подножки, а также накладки на бампера и пр., именно оно может стать самой низкорасположенной частью автомобиля.

Самым распространённым способом увеличения клиренса автомобиля, вне зависимости от типа подвески, является установка колес большего диаметра. Для зависимой подвески также практикуется перенос точек крепления амортизаторов, расположение рессор над мостом. Редко встречается переоборудование внедорожника мостами с бортовыми редукторами (если они не были предусмотрены заводской конструкцией).

Для возможности установки колес большего диаметра прибегают к процедуре «лифта». Лифт (англ. lift — подъём) — техническое вмешательство в конструкцию автомобиля с целью увеличения расстояния между кузовом и осью вращения колес. На практике применяется лифт подвески, лифт кузова (бодилифт).

При использовании лифта независимых конструкций подвески увеличение клиренса может происходить и без использования более крупных колес (с точки зрения улучшения параметров проходимости, такая операция является малодейственной, оставаясь при этом довольно трудоёмкой).

Углы свеса [ править | править код ]

Предположим, что автомобиль въезжает на эстакаду с углом наклона α. Передний угол свеса (угол въезда) — это максимальное α, при котором автомобиль может въехать передним колесом на склон, не задев эстакады никакой частью кузова (на схеме отмечен красным цветом). Аналогично, задний угол свеса (угол съезда) — максимальное α, при котором можно въехать задним колесом на склон (на схеме отмечен зелёным цветом). Угол заднего свеса обычно делают больше, чтобы водитель был уверен: если автомобиль не застрял передней частью, пройдёт и задней.

У машин, предназначенных для езды по бездорожью (внедорожников), угол въезда и съезда больше, чем у обычных легковых машин. Например, у внедорожника Defender угол проходимости достаточно высокий: передний угол проходимости (въезда) — 49°, задний угол проходимости (съезда) — 47°.

Угол продольной проходимости (Угол рампы, Угол переката) [ править | править код ]

Угол продольной проходимости — Максимальный угол, при котором автомобиль может перейти со склона на горизонтальную часть эстакады, ничего не задевая днищем. Угол рампы (Угол переката) — Максимальный угол, между касательными к передним и задним колесам и нижней точкой автомобиля. Эти углы характеризуют крутизну препятствий, которые автомобиль может преодолевать.

Угол поперечной статической устойчивости [ править | править код ]

Угол, на который надо наклонить машину вокруг продольной оси, чтобы она опрокинулась.

Тяговые параметры [ править | править код ]

Тип привода [ править | править код ]

Автомобили высокой проходимости имеют привод на все колёса, плюс некоторые меры, позволяющие избежать пробуксовки колёс (например, блокировка дифференциала, механические и электронные демультипликаторы). Двигатель обычно дизельный, так как он надёжнее работает в воде и имеет больший крутящий момент.

В трансмиссии должны быть пониженные передачи, которые позволяют взбираться по крутым склонам и двигаться по мягкому грунту.

Удельная мощность [ править | править код ]

Отношение мощности автомобиля к его массе.

Тяговооружённость [ править | править код ]

Отношение силы тяги к массе автомобиля.

Опорно-сцепные параметры [ править | править код ]

Удельное давление на грунт [ править | править код ]

На первых внедорожных автомобилях, а также их последователях военного и хозяйственного назначения традиционно использовались автомобильные шины высокого удельного давления на грунт с развитыми грунтозацепами. С одной стороны, малая ширина резины способствовала уменьшению сопротивления качению, что повышало скорость передвижения по твердым грунтам и улучшало топливную экономичность. С другой стороны, узкие колеса, за счет большего удельного давления, давали лучшие возможности сцепления на неглубоких вязких и рыхлых грунтах. Преодоление заведомо непроходимых, без вспомогательных технических средств, местностей с глубокими вязкими грунтами (болота, сыпучие песчаники, снежные целины) не входило в задачи подобных автомобилей. На выполнение таких задач были ориентированы другие виды самодвижущейся техники — многоколесные и гусеничные вездеходы и пр.

Как только внедорожные автомобили стали активно использоваться на дорогах с твердым покрытием, появился новый уровень требований к их активной безопасности; для улучшения управляемости и возможностей торможения, стали использоваться более широкие колеса. Конструкция таких автомобилей стала предусматривать более мощные силовые агрегаты, за счет чего отчасти нивелировано возросшее сопротивление качению.

Тем не менее, на автомобили повышенной проходимости, не рассчитанные на постоянное использование на дорогах с твердым покрытием, стараются установить колеса, имеющие как можно меньшее удельное давление на грунт, за счет их увеличенного диаметра и ширины. При наличии развитых грунтозацепов, такая конструкция колеса позволяет двигаться по относительно глубоким вязким грунтам. Увеличенный диаметр позволяет преодолевать препятствия большей высоты, в том числе улучшает способности машины по накату колеи и увеличивает дорожный просвет автомобиля.

На вездеходах на пневматическом ходу используются колеса сверхбольшого диаметра и ширины с низким внутренним давлением. Низкое удельное давление на грунт позволяет им не повреждать поверхности почв, растения, а также обеспечивает плавучесть (при достаточном внутреннем объёме пневматической шины). Развитые грунтозацепы используются редко, так как фактически, их роль выполняет эластичная шина, повторяющая в месте пятна контакта форму грунта и за счет этого, повышающая силу трения.

Тип подвески [ править | править код ]

Специфика использования предъявляет к автомобилям повышенной проходимости следующие требования: повышенный, по сравнению с автомобилями дорожных модификаций, дорожный просвет, большая энергоемкость и долговечность упругих и демпфирующих элементов, большие ходы подвески, а также устойчивость элементов подвески к механическим воздействиям (удары о грунт, препятствия).

В большинстве случаев, зависимая конструкция подвески улучшает проходимость машины на пересеченной местности за счет больших, по сравнению с независимой, артикуляционных возможностей. Иными словами, на переломах профиля грунта, колеса, при такой конструкции подвески, с большей вероятностью смогут сохранять контакт с поверхностью грунта. У автомобилей с независимой подвеской в подобных условиях возникает вывешивание колеса, что приводит к потере автомобилем подвижности. Картер моста зависимой подвески зачастую выполняет роль защиты картера двигателя, что важно при преодолении поверхностей с выступающими элементами (бревна, камни, пр. ) С другой стороны, независимая подвеска, за счет высоко расположенного корпуса дифференциала, увеличивает дорожный просвет автомобиля. Также независимая подвеска имеет большее количество нагруженных подвижных элементов, что понижает её надежность и повышает стоимость изготовления и обслуживания.

Однако, существует и тип зависимой подвески, способный значительно увеличить дорожный просвет автомобиля, при сохранении основных достоинств зависимой конструкции — мосты с колесными редукторами. Балка моста в них расположена выше оси вращения колес, дифференциал традиционно располагается на самой балке, однако редукторные механизмы расположены непосредственно у каждого колеса. Самые известные автомобили, использующие подобную конструкцию — Unimog и УАЗ. Мосты подобной конструкции называют «портальными». К недостаткам могут быть отнесены повышенная вибро- и шумонагруженность, повышенная масса, потери в динамике, и, конечно, редкость и дороговизна.

С точки зрения управляемости, при скоростном передвижении по пересеченной местности, наиболее предпочтительна независимая конструкция подвески. В первую очередь, это обусловлено меньшим объёмом её неподрессоренных масс, большей энергоемкостью и меньшей склонности к крену. Именно такая конструкция используется на большинстве легковых автомобилей для ралли-рейдов, в том числе знаменитом Париж-Дакар.

Коэффициент сцепления шин [ править | править код ]

Чем он выше, тем меньше риск сорваться со склона или довести машину до пробуксовки. Для повышения сцепления используют шины с развитыми грунтозацепами; на асфальте, однако, такие шины имеют худшее сцепление и создают повышенный шум.

Для увеличения коэффициента сцепления шин могут быть использованы цепи противоскольжения и сектора противоскольжения. Так же можно заменить колеса на гусеницы.

Примеры [ править | править код ]

Основные параметры, связанные с проходимостью, некоторых легковых автомобилей:

5.1 Преодоление подъемов

Определение углов подъема по возможностям двигателя, трансмиссии и шин

При определении максимально преодолеваемых подъемов считают, что автомобиль двигается равномерно и с небольшой скоростью. В этом случае силы и равны нулю и из формулы (10) следует, что

Разделив все члены этого уравнения на и решая его относительно , получают

Предельные углы подъема по сцеплению ведущих колес с опорной поверхностью

При преодолении подъема считают, что автомобиль двигается с небольшой и постоянной скоростью, коэффициенты сцепления ведущих колес с дорогой и коэффициенты сопротивления качению f_a постоянны по всей длине подъема.

Для одиночного трехосного полноприводного автомобиля

5.2 Определение массы прицепа

Вес прицепа , который может буксировать автомобиль со скоростью v_i = 50 км/ч на заданной дороге, приближенно определяется по формуле [3].

где – динамический фактор с некоторым запасом, компенсирующим неучтенное возрастание сопротивления движению автопоезда.

Задаваясь скоростью по графику динамической характеристики, определяем соответствующее значение динамического фактора .

По графику динамической характеристики автомобиля определим D:

Вводим запас динамического фактора, равный 0,01, который рассматривается как резерв тяги на случай возможных колебаний сопротивления движению автомобиля, вызываемых появлением участков дороги с большим коэффициентом сопротивления, по сравнению с заданными его значениями по типу основной части дороги. С учетом запаса величина динамического фактора D’ = D – 0,01.

Тогда максимально возможный общий вес прицепа G_п при движении автопоезда с равномерной скоростью V определяемый по формуле (36) равен:

После нахождения веса прицепа определяют его массу:

5.3 Определение предельного угла подъема автомобиля с прицепом

Предельный угол подъема, преодолеваемый по сцеплению ведущих колес автопоездом, состоящим из полноприводного тягача и прицепа равен:

Угол подъёма заданного автомобиля с прицепом, масса которого равна 50% массы автомобиля равен:

Путь выбега определяется при движении автомобиля накатом на горизонтальном участке дороги с асфальтобетонным покрытием со скорости 50 км/ч до полной остановки. Длина пути выбега позволяет оценить совершенство конструкции и техническое состояние шасси автомобиля. При движении автомобиля накатом двигатель отсоединяется от трансмиссии, мощность к ведущим колесам не подводится и он движется с замедлением .

Уравнение силового баланса в режиме выбега:

где – коэффициент учета вращающихся масс в режиме выбега;

– сила трения в трансмиссии в режиме выбега (нейтральное положение в коробке передач), Н;

– скорость движения автомобиля, м/с.

Из решения уравнения (38) относительно замедления следует:

где – суммарный коэффициент дорожного сопротивления.

Выбег начинается со скорости 50 км/ч. Для диапазона скоростей от 0 до 14 м/с строим зависимость (рис. 8). Данные для построения зависимости j_з= f(V) приводятся в таблице П. 5.

Рис. 8. График изменения замедления автомобиля при движении в режиме выбега

Разбиваем интервал скоростей на 7 участков и находим длину выбега , м по формулам:

где ?S_i – пути выбега на каждом участке, м

где Vсрi – среднее значение скорости на участке, м/с

?t_i – время выбега на участке, с

где j_ср – среднее значение замедления на участке. м/с 2

Результаты вычислений по формулам (39) – (41) приведены в таблице П. 6.

1.2.1 Поперечная устойчивость на вираже

При движении на вираже (рисунок 1.7) боковое скольжение автомобиля может начаться при условии:

Р_б = Р_сц,

где Р_б – боковая сила, действующая на вираже, или:

.(1.14)

Подставим в указанное выражение значение поперечной составляющей P_y центробежной силы и, выполнив ряд преобразований, определим критическую скорость автомобиля по заносу на вираже, км/ч:

.(1.15)

Рисунок 1.7 – Движение автомобиля на вираже

Зависимости υ_зв от R и φ_y аналогичны приведенным на рисунке 1.

2. Опрокидывание автомобиля при движении на вираже возможно при условии равенства опрокидывающего и восстанавливающего моментов:
M₀ = M_в,
или:
.(1.16)
Подставим значение силы P_y и, выполнив соответствующие преобразования, найдем критическую скорость автомобиля по опрокидыванию на вираже, км/ч:
.(1.17)
Зависимости υ_ов от радиуса R и высоты h_ц аналогичны представленным на рисунке 1.3.
В приведенных ранее формулах для показателей поперечной устойчивости автомобиля не учитываются эластичность его шин и подвески и, следовательно, поперечный крен кузова. В процессе эксплуатации при действии боковой силы возникает поперечный крен кузова. Угол крена кузова не превышает 8…10°, но он существенно ухудшает поперечную устойчивость автомобиля, что способствует его опрокидыванию.
Так, например, значения критического уклона дороги по опрокидыванию с учетом бокового крена кузова на 10…15% меньше, чем без учета крена. [1]
1.3 Продольная устойчивость автомобиля
При нарушении продольной устойчивости автомобиль может опрокинуться относительно оси передних или задних колес, а также скользить в продольном направлении.
Опрокидывание вокруг осей колес возможно только у автомобиля с очень короткой базой и высоким расположением центра тяжести. Однако для большинства современных автомобилей, имеющих низкое расположение центра тяжести, опрокидывание в продольной плоскости маловероятно. Возможно лишь продольное скольжение, вызванное буксованием ведущих колес, что более вероятно для автопоездов.

В связи с этим показателем продольной устойчивости автомобиля является критический угол подъёма по буксованию α_б.
Определим критический угол подъёма по буксованию для автомобиля. С этой целью рассмотрим равномерное движение автомобиля на максимальном подъёме (рисунок 1.8), так как разгон на нем невозможен. При преодолении максимального подъёма скорость движения автомобиля небольшая, поэтому силой сопротивления воздуха P_в пренебрегаем. При этом сцепление ведущих колес с дорогой полностью используется касательной реакцией дороги
(R_x₂ = P_сц = R_z₂φ_x), а касательной реакцией дороги на передних колесах пренебрегаем, так как она мала по сравнению с касательной реакцией
R_x₂.
Рисунок 1.8 – Схема для определения критического угла подъема по буксованию
Из условий равновесия автомобиля следует, что:
,
где L – база автомобиля;
l₁ – расстояние от центра тяжести до вертикальной плоскости размещения передней неподрессоренной массы.
.
Максимальное значение касательной реакции дороги на ведущих колесах автомобиля ограничена сцеплением колес с дорогой:
. (1.18)
Подставим в это выражение значения реакции дороги
R_z₂ и R_x₂ и разделим обе части уравнения на cosα. Учитывая в данном случае, что α = α_б, определим критический угол подъёма по буксованию:
.(1.19)
Критическим углом подъёма по буксованию называется предельный угол, при котором ещё возможно движение автомобиля на подъёме без буксования ведущих колес. [1]
Проходимость автомобиля — Википедия
Проходи́мость — способность транспортного средства передвигаться по дорогам низкого качества и вне дорожной сети, а также — преодолевать искусственные и естественные препятствия без привлечения вспомогательных средств^[1]. Проходимость является одной из составных характеристик подвижности транспортного средства, как правило — она задаётся при проектировании техники исходя из её предполагаемого назначения с учётом экономической целесообразности
[1]^[2]. По проходимости транспортная техника подразделяется на машины обычной, повышенной и высокой проходимости:
машины обычной проходимости — автомобили общего назначения с обычными шинами и неблокирующимся дифференциалом, предназначенные для движения по шоссейным и грунтовым дорогам^[1],
машины повышенной проходимости, к которым относится преимущественно военная автотехника с колёсной формулой 4×4, 6×4, 6×6, 8×8, широкопрофильными шинами, системой регулировки давления в шинах, частично или полностью блокирующимися дифференциалами, основным назначением которой является работа на дорогах и на местности без дорог^[1],
машины высокой проходимости (вездеходы^[3]) — гусеничная техника и полноприводная автотехника, которая в дополнение к вышеперечисленному оснащена шинами сверхнизкого давления, пневмокатками, арочными шинами или нетрадиционными видами движителей^[1].
Типичные виды препятствий
Неровная дорога
Езда по неровной дороге снижает срок службы автомобиля. Если сила тяги, развиваемая автомобилем, недостаточна, он может застрять. Для того, чтобы автомобиль справлялся с неровными дорогами, применяют такие меры:
Точечные препятствия
Небольшие, но высокие препятствия (камни, пни, кочки) автомобиль должен пропускать под днищем. Для этого важны:
Большой дорожный просвет.
Чтобы препятствиями не повредить двигатель, внизу моторный отсек защищён прочным поддоном.
Шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) с резиновыми пыльниками уязвимы. ШРУСы защищают, чтобы корягой нельзя было прорвать пыльник, или используют зависимую переднюю подвеску, в которой ШРУС находится внутри металлического кулака.

Подъёмы и спуски
При езде на подъём двигатель может заглохнуть. Если не хватает сцепления шин, автомобиль может сорваться вниз. При езде поперёк склона автомобиль может опрокинуться. При переходе с подъёма или спуска на ровное место автомобиль может зацепиться кузовом и застрять. Меры борьбы:
Высокий крутящий момент двигателя, пониженные передачи в трансмиссии.
Высокий клиренс. Высокий угол продольной проходимости. Высокие углы свеса.
Шины, рассчитанные на езду по грунту.
Полный привод.
Широкая колея.
Рыхлый грунт
Автомобиль, попавший на рыхлый грунт, может завязнуть в нём и не выбраться. Меры борьбы:
Уменьшенное давление на грунт (в основном за счёт повышения диаметра и ширины колёс и количества осей, а также снижения давления в шинах).
Полный привод.
Блокировка дифференциала.
Использование лебёдки для самовытаскивания.
Броды
Чтобы в автомобиль не попала вода, герметизируют нижнюю часть моторного отсека и кузова. На спецавтомобилях (например, военных) для повышения надежности также может быть установлен насос для откачки воды, откачивающий попавшую при повреждениях (при попадании пуль, осколков и т. д.) в машину воду. Забор воздуха в двигатель устанавливают как можно выше.
Воздухозаборник двигателя, выведенный выше, называют «шноркелем». Существуют заводские шноркели для популярных вседорожников. Многие владельцы внедорожников делают шноркель самостоятельно, устанавливая на автомобиль «закрытый» воздушный фильтр «бочка», например, от «Волги» ГАЗ-3110 или «Москвич-2141», к которому через резиновую гофру прикрепляют пластиковую или металлическую тонкостенную трубу, идущую по стойке лобового стекла вверх. Вверху может устанавливатся моноциклон или другой фильтр воды, или конец трубы разными способами «загибается» на крышу внедорожника во избежание попадания капель воды при дожде и брызгах.

Также для преодоления бродов, автомобили оснащают «гидрозащитой» — все сапуны агрегатов (двигатель, КПП, раздаточная коробка, мосты) дополняют гибкими шлангами, которые выводят как можно выше. Выводить шланги в шноркель не рекомендуется, потому что разрежение, создаваемое двигателем, передаётся и в агрегаты, помогая воде проникать через сальники внутрь агрегатов. Напротив, в некоторых случаях может использоваться повышенное давление воздуха в картерах агрегатов трансмиссии, например, за счёт подсоединения к сапуну накачанной камеры.
При преодолении брода рекомендуется снять ремень вентилятора охлаждения (часто это и ремень генератора, если вентилятор не работает через вискомуфту), во избежание поломки крыльчатки.
Мягкие и разрушаемые преграды
Кусты, ветки и т. д. Сами по себе не вредны, но среди податливых веток может оказаться твёрдый ствол или пень, способный смять радиатор, сорвать «дворники» и даже разбить ветровое стекло. К тому же ветки, постоянно хлещущие по стеклу, мешают обзору. Для защиты автомобиль снабжается кенгурятником и тросами-веткоотбойниками.
Рвы и пороговые препятствия
Возможность преодолевать такие препятствия важна для военных машин. Двухосная полноприводная машина может преодолеть ров, примерно равный по ширине радиусу колеса (если же привод на одну ось — ещё более узкий). Многоосная и гусеничная — от трети до половины колёсной базы. Для преодоления более широких рвов иногда применяют мостки или с помощью подручных средств, например, вязанок хвороста, или пробивают путь разрушением стенок рва с помощью шанцевого инструмента, или подрыванием заряда взрывчатого вещества.
Пороговые препятствия (эскарпы и контрэскарпы) — вертикальные ступеньки. Иногда при высоте более 1 м и стенке из твердых матералов такие препятствия могут останавливать даже танк. Такие уступы обычно форсируют с помощью подручных средств, например, вязанок хвороста, или пробивают путь разрушением с помощью шанцевого инструмента, или подрыванием заряда взрывчатого вещества, или артиллерийским огнём. Колёсная машина с приводом на одну ось может преодолеть уступ высотой в 2/3 радиуса колеса, с полным приводом — в радиус колеса.
Параметры, связанные с проходимостью
Габаритные параметры
Дорожный просвет (клиренс)
В упрощённом значении, клиренсом автомобиля называют расстояние от самой низкой части автомобиля до поверхности земли. В технических описаниях клиренс, как правило, указывается для автомобиля в снаряжённом состоянии, что указывает на то, что заявленная величина дорожного просвета является максимальной эксплуатационной и может уменьшаться при загрузке автомобиля.
Величина клиренса является одним из ключевых факторов, влияющих на проходимость автомобиля. У внедорожных автомобилей с зависимой подвеской самой низкорасположенной точкой чаще всего является корпус дифференциала, реже — нижние кронштейны амортизаторов, стремянки рессор, корпус раздаточной коробки. При классической конструкции мостов клиренс таких автомобилей невелик и колеблется вокруг показателя в 200 мм (для штатных колёс). При независимой подвеске нижней точкой может быть как рычаги подвески, кронштейны амортизаторов, корпус раздаточной коробки, картер двигателя и дифференциалов (редко), так и элементы выпускной системы, части стабилизатора поперечной устойчивости (при его наличии), элемент рамы или лонжерона. В целом подобная конструкция позволяет значительно увеличить дорожный просвет автомобиля. В случае использования дополнительного оборудования, такого как защита элементов днища, фаркоп, дополнительные пороги, подножки, а также накладки на бампера и пр., именно оно может стать самой низкорасположенной частью автомобиля.
Самым распространённым способом увеличения клиренса автомобиля, вне зависимости от типа подвески, является установка колес большего диаметра. Для зависимой подвески также практикуется перенос точек крепления амортизаторов, расположение рессор над мостом. Редко встречается переоборудование внедорожника мостами с бортовыми редукторами (если они не были предусмотрены заводской конструкцией).
Для возможности установки колес большего диаметра прибегают к процедуре «лифта». Лифт (англ. lift — подъём) — техническое вмешательство в конструкцию автомобиля с целью увеличения расстояния между кузовом и осью вращения колес. На практике применяется лифт подвески, лифт кузова (бодилифт).
При использовании лифта независимых конструкций подвески увеличение клиренса может происходить и без использования более крупных колес (с точки зрения улучшения параметров проходимости, такая операция является малодейственной, оставаясь при этом довольно трудоёмкой).
Углы свеса
Предположим, что автомобиль въезжает на эстакаду с углом наклона α. Передний угол свеса (угол въезда) — это максимальное α, при котором автомобиль может въехать передним колесом на склон, не задев эстакады никакой частью кузова (на схеме отмечен красным цветом). Аналогично, задний угол свеса (угол съезда) — максимальное α, при котором можно въехать задним колесом на склон (на схеме отмечен зелёным цветом). Угол заднего свеса обычно делают больше, чтобы водитель был уверен: если автомобиль не застрял передней частью, пройдёт и задней.
У машин, предназначенных для езды по бездорожью (внедорожников), угол въезда и съезда больше, чем у обычных легковых машин. Например, у внедорожника Defender угол проходимости достаточно высокий: передний угол проходимости (въезда) — 49°, задний угол проходимости (съезда) — 47°.
Угол продольной проходимости (Угол рампы, Угол переката)
Угол продольной проходимости — Максимальный угол, при котором автомобиль может перейти со склона на горизонтальную часть эстакады, ничего не задевая днищем. Угол рампы (Угол переката) — Максимальный угол, между касательными к передним и задним колесам и нижней точкой автомобиля. Эти углы характеризуют крутизну препятствий, которые автомобиль может преодолевать.
Угол продольной проходимости
Угол поперечной статической устойчивости
Угол, на который надо наклонить машину вокруг продольной оси, чтобы она опрокинулась.
Тяговые параметры
Тип привода
Автомобили высокой проходимости имеют привод на все колёса, плюс некоторые меры, позволяющие избежать пробуксовки колёс (например, блокировка дифференциала, механические и электронные демультипликаторы). Двигатель обычно дизельный, так как он надёжнее работает в воде и имеет больший крутящий момент.
В трансмиссии должны быть пониженные передачи, которые позволяют взбираться по крутым склонам и двигаться по мягкому грунту.
Удельная мощность
Отношение мощности автомобиля к его массе.
Тяговооружённость
Отношение силы тяги к массе автомобиля.
Опорно-сцепные параметры
Удельное давление на грунт
На первых внедорожных автомобилях, а также их последователях военного и хозяйственного назначения традиционно использовались автомобильные шины высокого удельного давления на грунт с развитыми грунтозацепами. С одной стороны, малая ширина резины способствовала уменьшению сопротивления качению, что повышало скорость передвижения по твердым грунтам и улучшало топливную экономичность. С другой стороны, узкие колеса, за счет большего удельного давления, давали лучшие возможности сцепления на неглубоких вязких и рыхлых грунтах. Преодоление заведомо непроходимых, без вспомогательных технических средств, местностей с глубокими вязкими грунтами (болота, сыпучие песчаники, снежные целины) не входило в задачи подобных автомобилей. На выполнение таких задач были ориентированы другие виды самодвижущейся техники — многоколесные и гусеничные вездеходы и пр.
Как только внедорожные автомобили стали активно использоваться на дорогах с твердым покрытием, появился новый уровень требований к их активной безопасности; для улучшения управляемости и возможностей торможения, стали использоваться более широкие колеса. Конструкция таких автомобилей стала предусматривать более мощные силовые агрегаты, за счет чего отчасти нивелировано возросшее сопротивление качению.
Тем не менее, на автомобили повышенной проходимости, не рассчитанные на постоянное использование на дорогах с твердым покрытием, стараются установить колеса, имеющие как можно меньшее удельное давление на грунт, за счет их увеличенного диаметра и ширины. При наличии развитых грунтозацепов, такая конструкция колеса позволяет двигаться по относительно глубоким вязким грунтам. Увеличенный диаметр позволяет преодолевать препятствия большей высоты, в том числе улучшает способности машины по накату колеи и увеличивает дорожный просвет автомобиля.
На вездеходах на пневматическом ходу используются колеса сверхбольшого диаметра и ширины с низким внутренним давлением. Низкое удельное давление на грунт позволяет им не повреждать поверхности почв, растения, а также обеспечивает плавучесть (при достаточном внутреннем объёме пневматической шины). Развитые грунтозацепы используются редко, так как фактически, их роль выполняет эластичная шина, повторяющая в месте пятна контакта форму грунта и за счет этого, повышающая силу трения.
Тип подвески
Специфика использования предъявляет к автомобилям повышенной проходимости следующие требования: повышенный, по сравнению с автомобилями дорожных модификаций, дорожный просвет, большая энергоемкость и долговечность упругих и демпфирующих элементов, большие ходы подвески, а также устойчивость элементов подвески к механическим воздействиям (удары о грунт, препятствия).
В большинстве случаев, зависимая конструкция подвески улучшает проходимость машины на пересеченной местности за счет больших, по сравнению с независимой, артикуляционных возможностей. Иными словами, на переломах профиля грунта, колеса, при такой конструкции подвески, с большей вероятностью смогут сохранять контакт с поверхностью грунта. У автомобилей с зависимой подвеской в подобных условиях возникает вывешивание колеса, что приводит к потере автомобилем подвижности. Картер моста зависимой подвески зачастую выполняет роль защиты картера двигателя, что важно при преодолении поверхностей с выступающими элементами (бревна, камни, пр.) С другой стороны, независимая подвеска, за счет высоко расположенного корпуса дифференциала, увеличивает дорожный просвет автомобиля. Также, независимая подвеска имеет большее количество нагруженных подвижных элементов, что понижает её надежность и повышает стоимость изготовления и обслуживания.
Однако, существует и тип зависимой подвески, способный значительно увеличить дорожный просвет автомобиля, при сохранении основных достоинств зависимой конструкции — мосты с колесными редукторами. Балка моста в них расположена выше оси вращения колес, дифференциал традиционно располагается на самой балке, однако редукторные механизмы расположены непосредственно у каждого колеса. Самые известные автомобили, использующие подобную конструкцию — Unimog и УАЗ. Мосты подобной конструкции называют «портальными». К недостаткам могут быть отнесены повышенная вибро- и шумонагруженность, повышенная масса, потери в динамике, и, конечно, редкость и дороговизна.
С точки зрения управляемости, при скоростном передвижении по пересеченной местности, наиболее предпочтительна независимая конструкция подвески. В первую очередь, это обусловлено меньшим объёмом её неподрессоренных масс, большей энергоемкостью и меньшей склонности к крену. Именно такая конструкция используется на большинстве легковых автомобилей для ралли-рейдов, в том числе знаменитом Париж-Дакар.
Коэффициент сцепления шин
Чем он выше, тем меньше риск сорваться со склона или довести машину до пробуксовки. Для повышения сцепления используют шины с развитыми грунтозацепами; на асфальте, однако, такие шины имеют худшее сцепление и создают повышенный шум.
Для увеличения коэффициента сцепления шин могут быть использованы цепи противоскольжения и сектора противоскольжения. Так же можно заменить колеса на гусеницы.
Примеры
Основные параметры, связанные с проходимостью, некоторых легковых автомобилей:
Автомобиль Кузов Клиренс Шины Передний свес (Угол_ПС) Угол_рампы Задний свес (Угол_ЗС) Размеры Колёсная база Компоновка
Hummer/HMMWV 5 двер. 410мм 95,2см 325/80R17 (39град.) 23град. (37град.) 4600x2100x1841 3300мм 4×4
ГАЗ-2330 «Тигр» 5 двер. 400мм 104,4см 335/80R20 (52град.) (52град.) 5700x2300x2300 3300мм 4×4
УАЗ-469^[4] 5 двер. 300мм 76,8см 215/90R15 (52град.) 581мм (42град.) 595мм 4025x1785x2045 2380мм 4×4
Mercedes-Benz G 280 5 двер. 245мм 67,6см 225/60R16 4714x1811x1979 2400/2850 4×4
Toyota Land Cruiser 200 5 двер. 225мм 74,8см 285/60R17 (26град.) (26град.) 4950x1970x1950 2850мм 4×4
Lada 4×4 ВАЗ-2121 «Нива» 3 двер. 220мм 65,5см 195/70R15 (44град.) (38град.) 3740x1680x1440 2200мм 4×4
УАЗ Патриот^[5] 5 двер. 210мм 74,4см 225/75R16 (35град.) 793мм R2328 (35град.) 4647x2080x1910 2760мм 4×4
Renault Duster*^[6] 5 двер. 210мм 68,6см 215/65R16 (30град.) 23град. (36град.) 4315x1822x1625 2673мм 4WD
Volkswagen Touareg^[7] 5 двер. 201мм 73,8см 235/65R17 (24,2град.) 16,6град. (19,9град.) 4801x1940x1709 2893мм 4×4
Chevrolet Niva 5 двер. 200мм 66,9см 205/70R15 (37град.) 30град. (35град.) 4056x1800x1690 2450мм 4×4
SsangYong Kyron 5 двер. 195мм 66,9см 205/70R15 (37град.) (35град.) 4660x1880x1755 2740мм 4WD
Land Rover Defender 90^[8] 3 двер. 191мм 80,4см 265/75R16 (48град.) (51,5град.) (49град.) 3790x1790x1965 2360мм 4×4
Lada Kalina Universal 5 двер. 183мм 59,5см 195/55R15 (24град.) 774мм 20град. (28град.) 834мм 4084x1700x1504 2476мм 4×2.1
Porsche 959 Rally Купе 124/150/175 Регулируемый 64,4см 235/45R17 63,6см 255/40R17 4260×18401280 2300мм 4×4
Волга ГАЗ-24-95 Седан 174мм 76,5см 8,2-15″^[9] (57град.) (31град.) 4735x1800x1600 4×4
ВАЗ-1111 «Ока» 3 двер. 150мм 57,6см 175/70R13 (35град.) (44град.) 3200x1565x1400 2180мм 4×2.1
(*) В незагруженном состоянии.
Примечания
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Проходимость машин // Военная энциклопедия / Грачёв П. С.. — Москва: Военное издательство, 2003. — Т. 7. — С. 66. — ISBN 5-203-0187-X.
↑ Проходимость // Советская военная энциклопедия. — Москва: Военное издательство Минобороны СССР, 1978. — Т. 6. — С. 610.
↑ Вездеход // Военная энциклопедия / Грачёв П. С.. — Москва: Военное издательство, 1994. — Т. 2. — С. 30. — ISBN 5-203-00299-X.
↑ Автомобили семейства УАЗ-469. Руководство по эксплуатации. МО 1985 г.
↑ [1] Руководство по эксплуатации автомобиля UAZ Patriot 2005 г.
↑ [2] Renault Duster. Внедорожные характеристики.
↑ [3] Volkswagen Touareg. Ходовая часть и полный привод.
↑ [4] Defender 90-11-130. Owner’s Handbook.
↑ ГАЗ-24-95 — эксклюзивная Волга 4х4
Ссылки
Угол отрыва
Калькулятор Угол отрыва вычисляет максимальный угол, на который автомобиль может проехать через угол отрыва (B), колесную базу (wb)
и дорожный просвет (gc) без касания земли шасси автомобиля.
ИНСТРУКЦИИ: Выберите единицы и введите следующее:
( gc ) Введите клиренс . Измеряется между ровной поверхностью и самой нижней точкой ходовой части автомобиля.
( wb ) Введите колесная база .Измеряется между центрами двух колес (осей).
Угол отрыва (B °): Калькулятор возвращает угол отрыва в градусах. Однако их можно автоматически преобразовать в совместимые единицы через раскрывающееся меню.
Примечание : По умолчанию единицы измерения — дюймы ( из ). Однако другие единицы измерения (например, сантиметры) можно выбрать в раскрывающемся меню справа от полей ввода.
α ° = Угол въезда: ß ° = Угол съезда
Угол развала (Φ)
Связанные калькуляторы
» Угол отрыва » — максимально возможный дополнительный угол (обычно выражается в градусах), что транспортное средство, по крайней мере, с одним передним колесом и одним задним колесом, может проехать без того, чтобы вершина этого угла касалась любой точки транспортного средства, кроме колес.Углы клиренса, подъезда, съезда и съезда с бордюра.
легковых автомобилей и легких грузовиков: Это определение зависит от колес, находящихся в постоянном контакте с опорной поверхностью (ов). Угол отрыва также может называться «углом обрыва» или «углом обрыва». Угол отрыва отличается от дорожного просвета тем, что дорожный просвет — это кратчайшее расстояние между землей и самой нижней точкой автомобиля.
Актуальность
Угол отрыва является важным показателем производительности во многих распространенных сценариях использования автомобиля, включая: Диаграмма отрыва из Википедии
Внедорожник.
Погрузка автомобиля на более высокую поверхность с пандусом.
Переход через надземные железнодорожные переезды.
Если транспортное средство проезжает угол отрыва, больший вычисленного, ходовая часть автомобиля соприкасается с землей. Это может повредить ходовую часть, помешать движению автомобиля или ослабить вес рулевых и / или ведущих колес.
Ссылки
Википедия — http://en.wikipedia.org/wiki/Breakover_angle
Внешние ссылки
* HowStuffWorks: [http: // adventure.howstuffworks.com/outdoor-activities/off-roading/off-roading1.htm Физика бездорожья].
4×4 Глоссарий терминов — Auto News
Недавно представленный Mahindra Thar вызвал всплеск энтузиазма у многих, кто сейчас думает о покупке настоящего внедорожника. Настоящий внедорожник — сложная машина. Он может доставить вас в далекие места. По дорогам или без дорог, внедорожник со сложной системой полного привода может преодолевать неровные дороги, холмы и даже пересекать реку. Но чтобы понять, насколько на самом деле способен ваш внедорожник, вам нужно знать, что означают эти термины.Это также позволит вам понять, сможете ли вы преодолеть определенную местность или просто, где провести черту.
Дорожный просвет — один из наиболее часто используемых терминов.
Дорожный просвет
Это относится к максимальной высоте между дорогой и шасси автомобиля. Дорожный просвет определяет, насколько суровым будет ваш внедорожник. Также обратите внимание, что многие люди добавляют дополнительные аксессуары, которые уменьшают дорожный просвет автомобиля.Такие вещи, как низкие упоры, боковые подножки и т. Д., Уменьшают дорожный просвет автомобиля.
Угол въезда относится к передней части автомобиля, а угол съезда — к задней части.
Угол въезда и выезда
Это максимальный угол наклона, на который автомобиль может подъехать без царапин. Этот угол также показывает, насколько крутые препятствия, такие как камни или бревна, могут преодолевать транспортное средство в зависимости от формы его кузова. В то время как угол въезда относится к передней части автомобиля, угол съезда относится к задней части автомобиля.Еще один важный фактор, которого здесь не стоит, — это выступ. Правильные внедорожники, как правило, имеют минимальные свесы. Это также позволяет вам лучше двигаться по бездорожью.
Это относится к углу, под которым нижняя часть кузова касается земли.
Угол съезда с рампы
Это относится к углу, под которым нижняя часть кузова касается земли, когда она преодолевает неровность или препятствие. Если ваш автомобиль имеет слишком малый угол съезда для местности, по которой он движется, он будет царапать или даже «вылетать» на мелкие препятствия.
Преодолеваемый подъем также определяется как наивысший уклон, который транспортное средство может подняться при сохранении определенной скорости.
Градиент
Это максимальный угол или крутизна, на которую внедорожник может подняться без посторонней помощи. Преодолеваемый подъем также определяется как наивысший уклон, на который может подняться транспортное средство, сохраняя при этом определенную скорость. При проектировании обычного транспортного средства преодолеваемым подъемам придается меньшее значение. Автомобиль специального назначения, такой как внедорожник (SUV) или другой тяжелый транспорт, должен будет зарекомендовать себя в этой категории, так как он, как ожидается, может столкнуться с труднопроходимой местностью.
На этом изображении представлена максимальная глубина воды, на которой может проехать автомобиль.
Глубина брода
Довольно часто можно увидеть сумасшедших, проезжающих по рекам или заболоченным улицам на высокой скорости. Хотя это выглядит драматично, это вызывает хаос в системах внедорожника. На этом изображении представлена максимальная глубина воды, которую может проехать автомобиль. Как правило, проверяйте глубину воды, прежде чем въехать в нее. Не рискуйте, если вы не уверены в глубине.Если вода попадает через воздушную коробку, считайте, что ваш двигатель довольно тяжелый пресс-папье. Единственный способ увеличить глубину перехода — это установить трубку.
Транспортные нарушения
Перейти к основному содержанию Окленд Транспорт
Автобус Поезд Паром
Велоспорт и ходьба
Вождение автомобиля и парковка
Проекты и дорожные работы
О нас
регистр
Авторизоваться
МЕНЮ
Связаться с нами
MyAT
Авторизоваться или же регистр Связаться с нами
Автобус Поезд Паром
BackBus Поезд Паром
Автобус Поезд Паром
Планировщик путешествий
Карта AT HOP
Автобус Поезд Паром
Карта AT HOP []
Что такое карта AT HOP и как она работает
Карта AT HOP
Что такое карта AT HOP и как она работает []
Экономия на тарифах HOP
регистр Авторизоваться
Купить карту AT HOP
Карта AT HOP
Купить карту AT HOP []
Купить карту AT HOP онлайн
Купить золотую карту AT HOP
Купить брелок для ключей AT HOP
Купить карту America’s Cup AT HOP
Где купить карту AT HOP
регистр Авторизоваться
Зарегистрируйте карту AT HOP
Зарегистрируйте карту AT HOP для кого-то еще
Пополнить карту AT HOP
Карта AT HOP
Пополнить карту AT HOP []
Что нужно знать о внесении денег на карту
Пополните карту онлайн
Автоматическое пополнение
Пополнить с помощью автомата для пополнения
Места для личного пополнения
Пополнить карту AT HOP
Места для личного пополнения []
Центральный Окленд AT HOP розничные продавцы
Розничные продавцы AT HOP в Северном Окленде
Западный Окленд AT HOP розничные продавцы
Южный Окленд розничные продавцы AT HOP
Восточный Окленд AT HOP розничные продавцы
регистр Авторизоваться
Пополнить с помощью месячного абонемента
Пополнить с помощью дневного абонемента
Перевод баланса с одной карты на другую
регистр Авторизоваться
В магазинах розничной торговли
Карта AT HOP
В магазинах розничной торговли []
Найдите дилеров AT HOP на карте
регистр Авторизоваться
Льготы по картам и льготные тарифы
Карта AT HOP
Льготы по картам и льготные тарифы []
Скидка для детей и студентов
Льготы по картам и льготные тарифы
Скидка для детей и студентов []
Дети до 5 лет
Дети от 5 до 15 лет
Ученики средней школы от 16 до 19 лет
Бесплатные детские билеты на выходные
регистр
Расширенное моделирование и моделирование активной аэродинамической безопасности транспортного средства
Целью данного исследования было расширение пределов безопасности быстро движущихся автомобилей путем приложения контролируемым образом аэродинамических сил, которые увеличиваются как квадрат скорости автомобиля и, если их не контролировать, резко снижают безопасность автомобиля. В данной статье представлены методы, предположения и результаты численных и экспериментальных исследований путем моделирования и моделирования аэродинамических характеристик и динамики небольшого спортивного автомобиля, оснащенного подвижными аэродинамическими элементами, управляемыми электронной подсистемой сбора данных и активного автоматического управления аэродинамикой.
1. Введение
В настоящее время тенденция к минимизации выбросов за счет ограничения потребления ископаемого топлива приводит к созданию более легких автомобилей с низким коэффициентом лобового сопротивления.Эта ситуация ставит перед автомобильными дизайнерами новые задачи. Они должны гарантировать, что устойчивость будет достаточно хорошей для безопасного вождения в любых дорожных условиях (порывы ветра, движущиеся препятствия и т. Д.). Исследования, содержащиеся в литературе, в основном сосредоточены на чувствительности к боковому ветру. Эти методы пытаются воспроизвести процедуру испытаний в соответствии со стандартом ISO 12021: 2010 [1]. Однако учитывать взаимосвязь динамики и аэродинамики автомобиля довольно редко. Очень часто предполагается, что движение автомобиля не влияет на аэродинамические силы.Исследование, представленное в [2], противоречит этому предположению. Авторы показали, что учет двунаправленного взаимодействия структуры жидкости может привести к значительному изменению аэродинамических сил.
Повышение качества автомобильных дорог вместе с увеличением потенциальной максимальной скорости автомобилей привлекло внимание конструкторов автомобилей к динамическим характеристикам автомобилей на высоких скоростях. Внешние формы автомобилей обычно оптимизированы для обеспечения низкого аэродинамического сопротивления.К сожалению, такое действие имеет недостатки, заключающиеся в том, что кузов автомобилей создает аэродинамические подъемные силы на высокой скорости, а также снижает курсовую устойчивость автомобиля и снижает пределы безопасности при быстром прохождении поворотов. Хрупкость формы кузова автомобиля обычно компенсируется неподвижными или подвижными аэродинамическими элементами, которые активируются на высокой скорости. Обычно такие аэродинамические элементы имеют форму крыла, создающего прижимную силу, которая компенсирует подъемную силу, создаваемую кузовом автомобиля. Дополнительные аэродинамические элементы создают дополнительное сопротивление, поэтому подвижные элементы желательно активировать только при необходимости.Некоторые спортивные автомобили, такие как, например, Porsche 918 Spyder [3], имеют предварительно определенные аэродинамические настройки для определенного диапазона скоростей, которые позволяют либо минимизировать сопротивление, либо максимизировать прижимную силу, в то время как активная аэродинамика McLaren Senna дополнительно позволяет это для смещения аэродинамического баланса в сторону задней части автомобиля для улучшения торможения. Эти два примера относятся к случаю, когда активная аэродинамика используется для поддержки маневров, выполняемых водителем. Однако с увеличением количества различных типов датчиков [4], которые могут быть установлены на автомобиле, можно разработать систему помощи водителю, которая способна оценивать текущие дорожные условия [5] и автоматически изменять аэродинамические свойства. Одним из примеров, когда водителю можно помочь во время быстрого маневра, может быть использование технологии машинного зрения для оценки кривизны дороги [6] и использование системы помощи при вождении для оценки не только того, находится ли скорость в пределах допустимого диапазона, но и аэродинамическая установка автомобиля является наиболее подходящей для безопасности автомобиля. Это также могло бы дать время, необходимое для выполнения более значительных движений активных аэродинамических поверхностей, чтобы можно было использовать более высокое значение аэродинамических сил, даже до того, как водитель поймет, что необходимо предпринять какое-то действие.Само внедрение автономного вождения может позволить повысить пределы безопасности при быстром маневрировании [7]. Разработка таких систем должна опираться на валидацию на основе модели из-за затрат и сложности, что было подчеркнуто исследователями, разрабатывающими пилотную трассу для помощи водителю [8].
Аэродинамическая система активного управления требует информации о фактическом состоянии автомобиля, положении подвижных аэродинамических элементов, расположенных на кузове автомобиля, и алгоритмах управления. В этой статье представлена информация о методах, используемых для моделирования и моделирования для разработки активной системы, расширяющей пределы безопасности быстро движущегося автомобиля. Электронная система управления — ключ к интеграции многих аспектов научно-технической деятельности.
Считалось, что информацию можно собирать с датчиков, расположенных внутри автомобиля, и что набор подвижных аэродинамических элементов будет прикреплен к кузову автомобиля для образования контура управления. Управляющая часть системы предполагалась открытой для программирования с учетом информации о характеристиках датчиков, исполнительных механизмов и аэродинамических характеристиках добавленных аэродинамических элементов.Общая схема потока данных в проекте представлена на рисунке 1.

2. Система сбора данных и активного управления подвижными аэродинамическими элементами
Для достижения целей проекта была разработана система измерения и контроля. Было решено, что для исследовательских целей система должна быть гибкой и легко модифицируемой. Другим требованием к оборудованию была устойчивость к вибрациям и способность работать в широком диапазоне условий окружающей среды. По этим причинам в качестве ядра системы был выбран промышленный контроллер реального времени.Контроллер был оснащен набором различных типов интерфейсов связи, которые позволяли подключать различные датчики и устройства. Общая архитектура разработанной системы представлена на рисунке 2. Вся система разделена на три подсистемы: подсистему измерения, подсистему срабатывания (управления) и пользовательский интерфейс.

Подсистема измерения состоит из нескольких датчиков вместе с их интерфейсами. В текущей конфигурации все датчики были подключены к системному контроллеру через интерфейсы RS-232C.Основным датчиком является встроенный датчик GPS (глобальная система позиционирования) и AHRS (система ориентации и направления). Этот датчик обеспечивает навигационные данные и данные о состоянии транспортного средства: линейное ускорение, компоненты линейной скорости, инерционное положение, угловые скорости и углы положения в трех перпендикулярных осях. Все данные были собраны с частотой 200 Гц. Следующим датчиком является датчик измерения управления автомобилем. Этот датчик выдает данные об угле поворота рулевого колеса автомобиля, положениях педали газа и тормоза с частотой 100 Гц.Этих двух датчиков достаточно для контроля аэродинамических поверхностей автомобиля. Для некоторых частей этого исследования система может также использовать датчики отклонения подвески, которые используют датчики линейного потенциометра в каждом из амортизаторов автомобиля.
Подсистема срабатывания состоит из двух частей: срабатывания аэродинамических элементов и управления подвеской. На аэродинамических поверхностях установлены сервомеханизмы, управляемые сигналом с широтно-импульсной модуляцией. Интерфейс RS-485 используется для управления этими сервомеханизмами, и все сервомеханизмы подключены к линии управления RS-485 через преобразователи сигналов.Все сервомеханизмы управляются с частотой 20 Гц.
Третья подсистема — это пользовательский интерфейс. Графический интерфейс установлен на ноутбуке, подключенном к системному контроллеру через интерфейс Ethernet. Графический интерфейс пользователя позволяет оператору наблюдать за данными измерений, настраивать контроллер (возможны различные режимы работы) и вручную управлять аэродинамическими поверхностями. Контроллер RT также может быть сконфигурирован для работы в полностью автоматическом режиме без подключения панели пользовательского интерфейса управления.
Системное программное обеспечение было разработано с использованием программного обеспечения National Instruments LabVIEW. Основная задача приложения заключалась в обеспечении работы системы в реальном времени. Несколько параллельных модулей определены в архитектуре программного обеспечения (см. Рисунок 3). Модуль системных процессов отвечает за управление работой системы. Коммуникационный модуль пользовательского интерфейса обменивается данными с пользовательской панелью управления, отправляя показания датчиков и получая команды и инструкции от пользователя. Модуль сбора данных обеспечивает связь с датчиками и отвечает за синхронное считывание данных со всех датчиков. Модуль алгоритмов управления получает данные от модуля сбора данных и обрабатывает данные в соответствии с определенными законами управления и отправляет команды в модуль срабатывания, который затем отправляет команды всем элементам управления. Модуль регистратора записывает как данные со всех датчиков, так и все команды управления во время работы системы.

3.Модели и симуляторы
Целью представленного исследования было расширение предела безопасности быстро движущегося транспортного средства в условиях сильных изменений атмосферной и физической среды и быстрой реакции водителя. Широко используемые системы ESP для стабилизации автомобиля используют силы, возникающие при торможении выбранных колес автомобиля. В этом анализе предлагается использовать для этой цели аэродинамические силы. Ниже рассматриваются результаты активных действий движущихся аэродинамических элементов по стабилизации движения автомобиля. При разработке нового аэродинамического решения необходимо определить проблемы, которые необходимо решить, и инструменты, необходимые для достижения цели. Окончательное решение нужно протестировать в реальной жизни на тестовой машине; тем не менее, для содействия развитию можно использовать широкий спектр методов моделирования.
3.1. Использование множества различных методов моделирования
В анализируемом случае целью является активное управление аэродинамическими свойствами легкого спортивного автомобиля, такого как Honda CRX del Sol.Было признано, что выводы, сделанные на основе анализа расхода этого автомобиля, можно распространить на многие другие высокоскоростные конструкции. Геометрия этого автомобиля представлена на рисунке 4, на котором показан автомобиль, использованный во время испытаний на треке, вместе с его моделью в аэродинамической трубе и CAD-моделью, включенной в расчеты CFD.

Наиболее важные данные были записаны во время тестовых поездок и дали ответ на вопрос о том, какие аэродинамические установки были наиболее эффективными для управления динамикой автомобиля, в то время как результаты расчетов CFD использовались для дополнения данных, полученных во время испытания в аэродинамической трубе и использовались для получения дополнительных сведений о характере обтекания кузова автомобиля.Каждое из описанных действий показано на рисунке 4, чтобы подчеркнуть тот факт, что можно получить очень широкий спектр данных, используя их все вместе. Использование методов моделирования позволяет изучать множество различных сценариев, включая сценарии, которые могут быть опасны для тестирования на реальном автомобиле.
Ниже представлен краткий обзор используемых методов моделирования, начиная с испытаний в аэродинамической трубе и заканчивая различными видами моделирования, основанными на расчетах CFD. В каждом последовательном случае расчеты CFD дополнялись дополнительными элементами.В большинстве случаев традиционной автомобильной аэродинамики исследуются неподвижные и твердые тела. В этой статье описываются более продвинутые методы, которые необходимы для точного прогнозирования поведения автомобиля, находящегося под активным управлением, путем движения аэродинамических поверхностей. Сюда входят исследования таких случаев, как движение заднего крыла, поведение и влияние деформируемых поверхностей, прикрепленных к кузову автомобиля, а также полное моделирование движущегося автомобиля. Помимо моделирования представлена разработка алгоритма, позволяющего управлять движущимися аэродинамическими элементами.
Для выполнения предложенных работ было выбрано следующее программное обеспечение: (1) для построения трехмерной геометрии транспортного средства и движущихся аэродинамических элементов, установленных на его кузове; предполагалось, что будут использоваться SolidWorks, программное обеспечение Unigraphics и программное обеспечение, входящее в пакет ANSYS-Fluent: (2) для анализа потока кузова; предполагалось, что коммерческое программное обеспечение CFD ANSYS-Fluent будет использоваться вместе со свободно доступным программным обеспечением OpenFOAM: (3) для динамики транспортных средств; предполагалось, что MCS.Adams / Car будет использоваться вместе с Matlab / Simulink в качестве интерфейса между MCS.Adams и ANSYS-Fluent; (4) собственное программное обеспечение для анализа движения деформируемых упругих частей кузова автомобиля и моделирования динамики движения кузова автомобиля.
Принимая во внимание мультидисциплинарные проблемы, сопровождаемые основной и общей проблемой, могут быть применены некоторые новые идеи переноса экспертных знаний на инженерный уровень. Примером может служить программа SORCER [9], используемая некоторыми членами команды для решения других задач.Идея подготовки программных блоков экспертами для решения отдельных детальных проблем и интеграции индивидуальных решений в более масштабное рассмотрение проблемы является основой программного обеспечения SORCER. В связи с личными ограничениями команды, занимающейся разработкой задач, было наконец решено использовать более традиционный подход.
3.2. Исследования потока в аэродинамической трубе на уменьшенной модели
Поскольку обтекание транспортного средства, оснащенного дополнительными аэродинамическими поверхностями, имеет сложную природу, экспериментальная механика жидкости является лучшим способом получить знания об аэродинамических силах, действующих на кузов автомобиля. .В представленном исследовании экспериментальные измерения аэродинамических сил были собраны во время испытаний в аэродинамической трубе, выполненных на модели Honda CRX del Sol. Макет кузова автомобиля был изготовлен в масштабе 1: 2,5 и прошел тщательные испытания в аэродинамической трубе при скорости притока 23 м / с и интенсивности турбулентности 3,5%, а число Рейнольдса превышало два миллиона. Экспериментальная установка была оснащена четырьмя датчиками веса, каждый из которых был установлен под колесом транспортного средства и измерял соответствующие силы и моменты.Модель была уложена на разделительную пластину, чтобы уменьшить влияние пограничного слоя, образующегося на стенках аэродинамической трубы [10], как показано на рисунке 5. Модель была протестирована для различных конфигураций, начиная с чистого тела, без каких-либо дополнительные аэродинамические поверхности и, наконец, более шести поверхностей, снабженных сервомеханизмами. Дополнительно для визуализации потока использовалась масляная смесь Ti ₂ O и минитафты. Результаты, полученные для чистой конфигурации (см. Рисунок 7), были эталоном для дальнейших более сложных геометрических конфигураций, также рассчитанных с помощью численной механики жидкости.Такая конфигурация позволяет получать как зависящие от времени результаты для значений силы, так и типичные статические измерения, которые были пересчитаны в безразмерные коэффициенты прижимной силы (см. Рисунок 8) и силы сопротивления (Рисунок 8).

Другой особенностью результатов аэродинамической трубы, помимо возможности исследования характеристик неподвижной жесткой геометрии, является возможность проведения испытаний быстрых и зависящих от времени изменений профиля крыла и спойлера, прикрепленных к модели аэродинамического профиля. автомобиль.Кроме того, представлена типичная характеристика коэффициента прижимной силы как функции угла атаки (см. Рисунок 8 (а)), а также предоставлена информация о силах как функции времени. Реакция потока на изменения аэродинамической конфигурации транспортного средства представлена на рисунках 6 (a) и 6 (b). Максимальное увеличение прижимной силы достигается менее чем за две секунды для движения крыла от примерно 20 ° до значения максимального угла атаки. Было протестировано несколько конфигураций, в которых минимальное время для достижения максимального увеличения прижимной силы было около 0.6 секунд движением специального спойлера.

3.3. Проверка расчетов CFD
Значения аэродинамических сил, а также некоторые характеристики потока, зарегистрированные во время испытаний в аэродинамической трубе, использовались для проверки методов CFD. Сравнение характеристик потока на поверхности кузова автомобиля представлено на рисунке 7, тогда как на рисунке 8 значения коэффициента прижимной силы вместе с коэффициентом лобового сопротивления, полученные в ходе экспериментов и расчетов CFD, представлены вместе.Было установлено, что для широкого круга исследованных случаев модель турбулентности SST k- ω [11] позволяет получить результаты CFD, близкие к экспериментальным данным. Как видно на рисунках 7 и 8, было достигнуто хорошее согласие с результатами испытаний в аэродинамической трубе. Модель турбулентности SST k- ω является одной из наиболее часто используемых моделей турбулентности в области автомобильной аэродинамики [12], однако рекомендуется проверять ее для каждого конкретного изучаемого случая.
3.4. Нестационарная аэродинамика: поиск времени реакции потока на движение активных аэродинамических элементов
Одним из наиболее часто используемых активных аэродинамических элементов в области автомобильной конструкции является заднее крыло [13]. Основным преимуществом такого устройства является его высокая эффективность, которая позволяет достичь высокой прижимной силы в обмен на относительно небольшое увеличение лобового сопротивления. Заднее антикрыло устанавливается рядом с багажником на таком расстоянии от остальной части кузова, чтобы оно не создавало отрицательных аэродинамических помех силуэту автомобиля.Площадь крыла пропорциональна силам, которые оно может создать, поэтому чем больше крыло, тем выше достижимые значения прижимной силы. К сожалению, добавление заднего антикрыла можно рассматривать как нарушение эстетики автомобиля, которое заставляет дизайнеров уменьшать его размер или создавать механизм, позволяющий крылу скрыться в силуэте автомобиля или даже полностью его удалить. В настоящее время у большинства спортивных автомобилей есть заднее антикрыло, которое используется для улучшения управляемости автомобиля на высоких скоростях.В случае некоторых автомобилей, например Bugatti Veyron, заднее крыло также работает в режиме торможения, поворачиваясь на большой угол атаки, создавая дополнительное сопротивление, которое замедляет автомобиль.
Если заднее крыло спроектировано как активный аэродинамический элемент, помимо его аэродинамических характеристик, очень важно знать, как оно будет управляться и настраиваться на желаемый угол атаки или перемещаться в определенное место относительно автомобиля. силуэт. С этой целью в данном исследовании было решено использовать электрические сервомеханизмы, поскольку они способны совершать быстрые движения, что позволяет в короткие сроки регулировать аэродинамические свойства автомобиля.
Целью исследования, представленного в этом разделе, было показать особенности нестационарного потока, развивающиеся с течением времени из-за изменения угла атаки заднего крыла (см. Рисунок 9). Это исследование было выполнено с помощью расчетов CFD в ANSYS Fluent. Для анализа нестационарных явлений был использован решатель переходных процессов вместе с моделью турбулентности SST k- ω . Были изучены два случая. В первом случае угол атаки заднего крыла был изменен с 0 ° на 20 °, что соответствует сценарию, в котором кузов автомобиля должен создавать дополнительную прижимную силу для улучшения управляемости автомобиля.Во втором случае угол атаки был изменен с 0 ° на 50 °, что значительно увеличивает не только прижимную силу, но и силу сопротивления за счет увеличения лобовой поверхности автомобиля на 14%, что полезно во время маневров при торможении. Самая важная разница между этими двумя случаями состоит в том, что при изменении угла атаки до 20 ° поток лишь немного подстраивается под новую ориентацию заднего крыла, тогда как в случае, когда угол атаки изменяется на 50 °. ° поток отрывается от крыла прямо на его вершине, что создает за ним зону отрыва.
Модель Honda del Sol в масштабе 1: 1 исследовалась в поле течения со скоростью 40 м / с. Область, используемая в расчетах CFD, представлена на рисунке 10 (a), тогда как крупный план самого автомобиля можно увидеть на рисунке 10 (b). Сетка состояла из 11 миллионов тетраэдрических элементов. Использование граничного условия симметрии позволило провести расчеты только на половине геометрии и тем самым сократить общее количество элементов. Чтобы можно было изменять угол атаки заднего крыла, все крыло вместе с бортовой пластиной помещалось внутри цилиндра.Цилиндр был связан с остальной частью расчетной области через скользящий интерфейс. Чтобы использовать такой интерфейс, заднее крыло не могло включать в себя какие-либо элементы, непосредственно связанные с кузовом автомобиля. По этой причине крепление заднего крыла в модель не входило. Однако крепления, разработанные для тестовой машины, имели «лебединую форму», что минимизировало их влияние на прижимную силу, создаваемую на крыле, и их исключение из модели CFD не должно приводить к значительным расхождениям.

Изменение угла атаки заднего крыла во времени показано на рисунках 11 (а) и 11 (б), угловая скорость поворота крыла одинакова для обоих исследованных случаев, что приводит к достижению крыла угол равен 20 ° за 0,1 с, тогда как для поворота до 50 ° требуется еще 0,15 с. Характеристики коэффициента подъемной силы и коэффициента лобового сопротивления (см. Рисунки 11 (c) и 11 (d)) одинаковы до 0,35 с, что является периодом времени, когда крыло, повернутое на 20 °, перестает двигаться, и условия обтекания в этом случае перестает изменяться, тогда как в другом случае крыло перестает вращаться при 0.50 с. В обоих случаях для полной адаптации потока требуется примерно 0,5 с после остановки движения крыла. Следует отметить, что из-за нестационарных явлений пик абсолютных значений коэффициента подъемной силы, а также коэффициента сопротивления выше, чем при установлении потока, а это означает, что при быстром движении активных аэродинамических элементов он можно создать дополнительную аэродинамическую силу, но только на очень короткое время.

Характеристики потока в разные периоды времени для обоих изученных случаев представлены на рисунках 12 и 13, где можно увидеть, что потоку нужно лишь немного адаптироваться, когда крыло установлено на 20 °, тогда как после при повороте на 50 ° за ним образуется зона рециркуляции и существенно меняются характеристики течения.Также следует отметить, что под крылом есть спойлер, который перенаправляет поток к нему и позволяет воздуху «прилипать» к нему при больших углах атаки, достигающих 20 °.
Приведенные выше данные доказывают, что нестационарные явления необходимо учитывать в механизме управления активными аэродинамическими элементами для точного прогнозирования аэродинамической нагрузки, которой подвергается кузов автомобиля.
3.5. Нетипичные подвижные надстройки: упругий тип активных аэродинамических элементов
Как правило, в качестве подвижных элементов используются жесткие элементы.Движение такого элемента осуществляется электрическими сервомеханизмами со сложными механическими элементами. Рассмотрена пневматическая система приведения в действие гибких подвижных аэродинамических элементов. Одно из таких решений представлено ниже.
Как описано в предыдущих разделах этой статьи, заднее крыло может использоваться для создания аэродинамических сил, тогда как величина силы зависит от угла атаки крыла. В этом исследовании также предлагается другое решение, которое включает использование гибких деформируемых поверхностей, размещенных в различных местах на транспортном средстве.Эти деформируемые поверхности могут иметь форму подушек безопасности, которые в неактивном состоянии плотно прилегают к кузову транспортного средства, тогда как в активном состоянии (надутом) они изменяют свою форму и в то же время изменяют форму транспортного средства. Такое изменение формы изменило бы значение аэродинамических сил, действующих на автомобиль во время движения. Управление формой таких поверхностей заключается в подаче сжатого воздуха в их внутреннюю часть, поэтому материал подушки безопасности растягивается и вздувается. Как только воздух выпущен, эластичный упругий материал возвращается к своей первоначальной форме, прилипая к кузову автомобиля.Испытуемая модель автомобиля была оснащена сплиттером, частично перекрывающим попадание воздуха под автомобиль. В качестве основного деформируемого элемента использовалась подушка безопасности, размещенная под сплиттером. Кроме того, для повышения его эффективности использовались деформируемые боковые завесы [14], задачей которых было перекрыть приток воздуха под автомобиль извне, то есть из внешней среды (см. Рис. 14 (а)).
Предполагалось, что сжатый воздух будет использоваться для управления формой гибких аэродинамических элементов с гораздо более высоким давлением по сравнению с давлением окружающей среды.Благодаря этому эти элементы будут иметь фиксированную форму независимо от скорости движения машины. Чтобы определить форму, которую будут принимать надутые пневматические боковые завесы и подушка безопасности под сплиттером, с помощью программного обеспечения ANSYS было выполнено численное моделирование методом конечных элементов. Поверхность деформируемых элементов нагружалась воздухом с постоянным давлением, под действием которого они принимали форму мишени (см. Рис. 14 (б)). Предполагалось, что изменения формы, связанные с динамическим давлением, действующим на эти элементы, пренебрежимо малы.Значения сил и аэродинамических коэффициентов, действующих на автомобиль, были получены посредством численного моделирования на основе CFD с использованием программного обеспечения OpenFOAM (см. Рисунок 14 (c)). Полученные результаты (см. Табл. 1) подтверждают возможность использования гибких деформируемых элементов, прикрепленных к автомобилю, для управления величиной действующей на него прижимной силы.
Коэффициент сопротивления Коэффициент подъема
506 −0,101
Модель с активной подушкой безопасности 0,557 −0,212
Модель с активной подушкой безопасности и боковыми шторками 0,572 −0,312
−0,312
Чтобы подготовить соответствующий алгоритм управления положением аэродинамических подвижных элементов, необходимо спрогнозировать, как эти элементы изменяют движение автомобиля, оснащенного такими элементами.Для проведения таких испытаний было разработано отдельное программное обеспечение, моделирующее динамику автомобиля под воздействием дополнительных аэродинамических элементов.
3.6. Численное моделирование динамики автомобиля под влиянием активных аэродинамических элементов
С одной стороны, данные дорожных испытаний являются решающими данными, но, с другой стороны, на динамику автомобиля влияет множество непредсказуемых факторов, таких как давление в шинах и температура, ошибки в геометрии подвески, боковой ветер, наклон дороги, предрасположенность водителя и т. д.Поэтому независимое программное обеспечение для динамического анализа автомобилей было разработано и проверено путем сравнения с известными решениями [15–17].
Информация об аэродинамических характеристиках кузова автомобиля должна была быть передана в программу динамического анализа автомобиля для проверки влияния предложенных модификаций. Намерение состояло в том, чтобы модель со всеми механическими коэффициентами точно определялась и проверяла реакцию автомобиля только на выбранные параметры.
Разработанная динамическая модель автомобиля 6DOF (шесть степеней свободы) использовала модель Сегеля боковых сил, создаваемых шиной [17, 18].Эта модель относительно старая (разработана в начале 1970-х годов). Однако модель Segel довольно проста в использовании и полезна для запланированных тестов. Это функция угла скольжения, жесткости на поворотах, вертикальной нагрузки на шину, коэффициента трения и продольной силы. Модель 6DOF учитывает возможное вращение кузова автомобиля по трем основным осям, а также вертикальное и горизонтальное движение кузова. При этом учитываются поперечные силы, возникающие при ускорении и торможении, определяются силы контакта шины с дорогой, поперечные силы и углы скольжения, на которые влияют дополнительные аэродинамические силы, создаваемые подвижными аэродинамическими элементами.Также учитывается действие стабилизаторов подвески. Схема определения сил и движения кузова показана на рисунке 15. Алгоритм был закодирован в Fortran 95.

Программное обеспечение предоставляет информацию о временном положении кузова автомобиля (качение, качка), углах скольжения шин и силах. Это может помочь в разработке алгоритмов электронной системы управления для управления подвижными аэродинамическими элементами. На рисунке 16 (а) показано изменение продольного и поперечного ускорения при прохождении поворота с начальной скоростью 50 м / с, «низкая аэродинамика» соответствует коэффициенту лобового сопротивления, равному 0.40 и коэффициент подъемной силы, равный -0,45, тогда как «высокая аэродинамика» соответствует коэффициенту лобового сопротивления, равному 0,75, и коэффициенту подъемной силы, равному -0,75. Рулевое колесо изменяет угол наклона передних колес синусоидально за 2 секунды от 0 ° до 15 °.
На рис. 16 (б) представлены некоторые результаты, показывающие различия в движении автомобиля с воздействием аэродинамических элементов и без него. Наблюдаемое движение автомобиля характерно для случая с большими углами скольжения на задних шинах, которые вызывают избыточную поворачиваемость, когда аэродинамическая прижимная сила недостаточна («low aero»), когда аэродинамическая нагрузка достаточно высока, баланс автомобиля меняется на нейтральный ( «Высокий обвес»).Это доказывает, что относительно небольшие изменения в динамике автомобиля могут вызвать большие изменения в его положении.
Каждая из представленных моделей и решений была создана отдельно без прямого двустороннего взаимодействия между потоком жидкости и динамикой кузова автомобиля. Зная результаты исследования связанных задач FSI [19], было также проведено одновременное моделирование связи задач обтекания с движением кузова автомобиля под действием аэродинамических сил.
3,7. Совместное моделирование процесса торможения автомобиля с помощью FSI с помощью и усиление подвижных аэродинамических элементов: полный анализ процесса торможения
Проектирование более легких автомобилей с более низкими коэффициентами лобового сопротивления требует гарантии устойчивости автомобиля в любых дорожных условиях.При моделировании довольно редко учитывается связь между динамикой автомобиля и аэродинамикой. Очень часто предполагается, что движение автомобиля не влияет на аэродинамические силы.
Разное
Навигация по записям
Previous post: Как приготовить незамерзающую жидкость в домашних условиях: Из чего и как сделать незамерзайку в домашних условиях за 5 минут?
Next post: Тормозная система с гидроприводом: Гидравлический привод тормозов автомобиля
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Поиск
Найти:
Рубрики
АБС
Авто мастер
Двигатель
ДВС
КПП
Кузов
Кузов авто
Передач
Передача
Привод
Разное
Советы
Схем
Схемы

2019 © ИП Гатауллин Айрат Наилевич
Карта сайта