ОБЗОРЫ, АНАЛИТИКА
Введение. Сопротивления воздуха и качению – основные виды сопротивлений движению автомобилей независимо от вида двигателя. Мощность этого вида сопротивлений мирового парка автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) составляет более 2700 ГВт, превосходя мощности электростанций. Мощность этого вида сопротивлений российского парка – около 90 ГВт, являясь сопоставимой с мощностью электростанций страны. Статья представляет собой краткий обзор работ НАМИ в области сопротивлений движению автотранспортных средств (АТС).
Цель исследования – совершенствование методов и средств исследования и стандартизации соответствующих свойств и параметров АТС и в конечном итоге – сокращение катастрофических масштабов их тепловых и токсических выбросов и выгорания кислорода.
Методология и методы базируются на широком спектре теоретических и прикладных отраслей фундаментальной и прикладной науки и многолетнем опыте работ института в этой сфере.
Результаты охватывают защищённые патентами продукты научных разработок института, лежащие в основе методов, приборов, стендового оборудования, российских и международных стандартов на методы испытаний автомобильных шин.
Практическая значимость состоит в подготовке предложений по развитию стратегии шинной подотрасли и мероприятий по усилению экологического контроля параметров наполнения шинного парка страны импортируемой и отечественной продукцией.
АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ
Введение. В Российской Федерации автомобильный транспорт играет одну из ключевых ролей в экономике. В статье рассматриваются некоторые вопросы развития транспортных средств, предназначенных для грузовых и пассажирских перевозок.
Цель исследования – определить основные направления развития конструкций автотранспортных средств, предназначенных для транспортного комплекса Российской Федерации.
Методология и методы. При проведении исследований использован метод системного анализа динамики дорожно-транспортных происшествий, загрязнения окружающей среды, развития конструкций автотранспортных средств на базе статистических материалов Росстата, МВД России, Минпромторга России, Минтранса России и зарубежных источников.
Результаты и научная новизна. Основной акцент сделан на безопасность авторанспортных средств и экологию. Описательная аналитика и статистика в основном касаются итогов 2018 года, данные которых в открытых источниках трудно найти, а некоторые невозможно.
Практическая значимость. В статье даны основные тенденции развития автомобильного транспорта, из которых вытекают задачи, стоящие перед автомобильной промышленностью, и соответственно определены основные направления развития конструкций современных автотранспортных средств.
Введение. Проблемы и вопросы, связанные с обеспечением требований пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей, до сих пор остаются не до конца решёнными. Современные методики не дают представление о рациональных подходах к совершенствованию конструкций кабин грузовых автомобилей и минимизации массы, поэтому тема работы является актуальной.
Цель исследования заключается в улучшении параметров конструкций кабин грузовых автомобилей и их элементов на стадии проектирования на базе топологической и параметрической оптимизаций для обеспечения требований международных и национальных правил пассивной безопасности и минимизации массы.
Методология и методы. Расчёты на прочность проводились с применением метода конечных элементов. Для оптимизационных расчётов использовались программные комплексы LS-TaSC и LS-OPT с решателем LS-DYNA, которые лучше подходят для решения быстропротекающих, нелинейных, ударных задач. В работе сравнивались два типа моделей: модель базового уровня и высокоточная модель.
Результаты и научная новизна. Анализ результатов оптимизации показал, что наилучшим является комбинированное использование накладок и наполнителя для совершенствования кабины КАМАЗ. Дана сравнительная оценка поведения элементов конструкции исходного и предлагаемого вариантов кабины на базе высокоточных моделей. Сравнительный анализ результатов расчёта высокоточных моделей и моделей среднего уровня показал, что влияние дверей и стёкол на жёсткость кабины не превышает 5%.
Практическая значимость работы заключается в результатах теоретических исследований и рекомендациях, которые позволили дать предложения по изменению конструкции кабины грузового автомобиля КАМАЗ для повышения пассивной безопасности.
Введение. В данной статье рассматривается снижение энергоотдачи батарей фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), применяемых в электромобилях и автомобилях, как вопрос проектирования батарей ФЭП одного из видов перспективных экологически чистых автотранспортных средств с электроприводом.
Цель исследования – постановка проблемы снижения энергоотдачи неплоских батарей ФЭП по сравнению с плоскими.
Методология и методы. Материал статьи – итог аналитического исследования взаимодействия электрических параметров ФЭП как между собой при соединении в батарею, так и с геометрией поверхности батареи ФЭП.
Результатом работы является техническое решение использования для уменьшения потерь мощности в неплоских ФЭП матрицы байпасных диодов и выводы о необходимости разработки методики расчёта и мер по снижению потерь в неплоских батареях ФЭП.
К научной новизне статьи следует отнести рассмотрение с новой точки зрения вопроса энергоотдачи ФЭП при соединении их в батарею с учётом взаимодействия конструктивных особенностей автомобилей (батарея ФЭП должна быть неплоской) и электрических параметров ФЭП (токов, напряжений и вольт-амперных характеристик отдельных ячеек ФЭП) при соблюдении специфики транспортного средства (требуется максимальная энергоотдача батареи ФЭП при ограниченных габаритах). Аналитически и численно рассматриваются различные пути снижения потерь энергии в батареях ФЭП и схемы соединений ФЭП в батареи с учётом вышеописанных взаимодействий.
Практическая значимость данного аналитического исследования заключается в применении рассмотренных в статье вопросов и технических решений в разработках электромобилей и других автономных устройств с неплоскими батареями ФЭП.
Введение. В статье рассмотрены методики нормирования показателей технического состояния амортизаторов автотранспортных средств (АТС) для их контроля в условиях эксплуатации. Цель исследования – повышение устойчивости и активной безопасности АТС на основе эффективных методов контроля автомобильных амортизаторов, учитывающих влияние их технического состояния на характеристики сцепления шин с опорной поверхностью и параметры устойчивости АТС в условиях колебаний нормальной нагрузки.
Методология и методы. Для проведения исследования разработаны методики экспериментального и аналитического исследования. Стендовый метод контроля амортизаторов основан на их способности обеспечивать стабильный контакт эластичной шины с опорной поверхностью и создавать боковые реакции при переезде колесом через единичную неровность. Дорожный метод основан на способности амортизаторов обеспечивать показатели устойчивости АТС при переезде его колёсами через единичную неровность. Для обработки результатов исследования применены распространённые методы аппроксимации.
Результаты и научная новизна. Приведены результаты экспериментальных и аналитических исследований влияния рабочих характеристик амортизаторов на показатели устойчивости АТС в условиях эксплуатации. Представлены результаты стендового и дорожного методов контроля технического состояния амортизаторов АТС в условиях эксплуатации. Научной новизной обладают выявленные зависимости параметров, характеризующих сцепление шины с опорной поверхностью и устойчивость АТС, от технического состояния амортизаторов в процессе эксплуатации и их нормированные значения.
Практическая значимость. Разработанные методики позволяют экспериментально оценивать техническое состояние амортизаторов АТС в условиях эксплуатации с учётом его влияния на характеристики сцепления шин с опорной поверхностью и устойчивость АТС.
Введение. Для эффективной эксплуатации автотранспортного средства (АТС), в с таве которого имеется высоковольтная аккумуляторная батарея (ВАБ), необходимо в первую очередь понимать, для каких условий данная батарея спроектирована. Есть ряд критериев к подбору ВАБ для АТС. Одним из них является система термостатирования, обеспечивающая работу изделия в оптимальном температурном режиме.
Цель исследования – разработка эффективной конструкции системы термостатирования ВАБ. Методология и методы. Применён расчётно-аналитический метод оптимизации конструкции ВАБ, основанный на гидравлическом расчёте.
Результаты и научная новизна. В статье рассматриваются предпочтительные системы термостатирования основных производителей АТС с ВАБ. Описаны технические решения, применяемые конструкции и изложены тенденции развития конструкций термостатирования ВАБ. На основе рассмотренных конструкций, условий эксплуатации и перспектив развития рынка таких АТС предложена концепция построения эффективной системы термостатирования ВАБ для проектируемых АТС. Представлена классификация систем термостатирования ВАБ в составе АТС в зависимости от климатических условий эксплуатации.
Практическая значимость. Представленный вариант эффективной конструкции системы термостатирования ВАБ может быть применён для АТС с комбинированной энергоустановкой для эксплуатации в широком диапазоне температур.
Введение. Развитие сектора экологически чистого транспорта в последнее десятилетие становится одним из наиболее перспективных направлений. Особенно заметным достижением автопроизводителей является серийных выпуск электромобилей.
Цель исследования – формирование методики разработки системы термостатирования тяговой аккумуляторной батареи (ТАБ), в том числе создание имитационной модели (ИМ).
Методология и методы. Основа данной ИМ – стандартная ИМ в библиотеке Matlab/Simulink. Ключевым компонентом в ИМ является блок закрытого канала (трубопровода) для транспортировки жидкости между компонентами теплоносителя с возможностью теплообмена. Представлен перечень необходимых исходных данных, приведены принципиальные схемы, схемы подключения блоков Simulink (в среде Matlab). Описан принцип работы системы, указаны пути реализации ИМ каждого компонента и системы охлаждения в целом электрических транспортных средств (ЭТС). Результаты и научная новизна. Одними из основных препятствующих факторов замены автомобилей с ДВС остаются безопасность и надёжность ЭТС. Один из основных критериев безопасности ТАБ – это эксплуатация в оптимальном температурном диапазоне. Данный факт стимулирует создание систем охлаждения ТАБ и контроля за эксплуатационными свойствами единичных аккумуляторов и ТАБ в целом. При моделировании работы и состояния компонентов тягового электрического оборудования был реализован естественный теплоотвод (5 Вт/м2 ∙°С), показавший свою эффективность.
Практическая значимость. Рассматриваемая ИМ раскрывает широкие возможности для разработки систем термостатирования, то есть возможен подбор компонентов на этапе проектирования системы. В статье изложены выводы по результатам теплового моделирования ТАБ электробуса.
ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕ
Введение. Понижение размерности (рабочего объёма) и одновременный наддув бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) для сохранения или улучшения ездовых качеств легкового автомобиля является популярным направлением развития мирового автостроения, направленным на значительное (до 20–30%) снижение расхода топлива и выбросов СО2. Практическая реализация этой концепции требует решения ряда проблем, наиболее трудной из которых является ухудшение ездовых качеств автомобиля из-за турбо лага.
Методология и методы. Обзор причин и мероприятий, позволяющих минимизировать турбо лаг при понижении размерности ДВС, базируется на сравнительном анализе результатов экспериментальных и расчётных исследований турбо лага, приведённых в зарубежных и отечественных публикациях за последние несколько лет.
Результаты и научная новизна. Впервые обобщены и систематизированы основные причины возникновения турбо лага в бензиновом двигателе при понижении его размерности, а также факторы, позволяющие его устранить или уменьшить. Лучшей комбинацией технологий ДВС, позволяющей уменьшить турбо лаг, остаются непосредственный впрыск бензина и регулируемый клапанный привод. Обе технологии повышают наполнение благодаря охлаждению заряда, первая – за счёт испарения топлива в цилиндре, вторая – вследствие продувки камеры сгорания. Оценена эффективность новых технологий ДВС: разделения периода выпуска, рекомпрессии, переохлаждения наддувочного воздуха. Для экстремального понижения размерности рекомендован комбинированный турбонаддув с механическим или электрическим нагнетателем. Последний совместим с электрификацией силового привода и позволяет ДВС работать практически без турбо лага, с пониженными на 25–33% расходом топлива и выбросами СО2.
Практическая значимость заключается в возможности использования результатов работы при выборе схемы и конструктивных решений для перспективного бензинового двигателя пониженной размерности.
Введение. На тепловой режим дизеля влияет множество факторов. Часть из них учитывается при разработке системы охлаждения (СО), другая – задаётся граничными условиями, к которым относятся температура окружающей среды (+35°С – для умеренного климата, +45°С для тропического), режим нагрузки дизеля – максимальная эксплуатационная мощность Ne max . Тепловое состояние дизеля при определённом сочетании данных факторов может нарушаться, что приводит к переохлаждению или перегреву – к нестационарному тепловому режиму. В связи с этим существует необходимость в разработке научных подходов и конструкторских решений, способствующих обеспечению заданного теплового режима СО дизеля, совершенствовании существующих конструкций жидкостного и воздушного контуров.
Цель исследования – оптимизация параметров систем охлаждения ряда тракторов «Беларус» с ограничениями-неравенствами и использованием условия Куна–Таккера, когда рассматриваемый антиградиент целевой функции является линейной комбинацией с неотрицательными коэффициентами градиентов активных ограничений.
Методология и методы. При достижении указанной цели были определены стационарные точки с использованием функции Лагранжа, в том числе вспомогательной, проверены условия КунаТаккера для случая, когда функция двух векторных переменных имеет седловую точку, а также определены значения точек экстремума посредством решения системы уравнений.
Результаты и научная новизна. Приведённая последовательность многофакторной оптимизации позволяет формировать и анализировать различные варианты конструкций систем охлаждения с целью выявления оптимальной конструкции.
Практическая значимость. Определены численные значения минимальной площади поверхности жидкостного радиатора и необходимой производительности жидкостного насоса для обеспечения заданного теплового режима дизелей тракторов «Беларус-3522», «Беларус-4522» и др.
Введение. Основными причинами, препятствующими широкому распространению пневмостартерной системы пуска двигателя, является наиболее простая, имеющая недостатки, но массово применяемая в автомобилестроении электростартерная система пуска двигателя.
Цель данного исследования – разработка оптимальной как с технической, так и с экономической стороны пневмостартерной системы пуска двигателя, которая способна нормально функционировать в различных климатических условиях.
Методология и методы. В работе использован метод аналитического исследования свойств пневмостартерной системы пуска двигателя при различных климатических условиях на основе экспериментальных исследований.
Результаты и научная новизна. Для обеспечения возможности использования пневмостартерной системы пуска двигателя в широком диапазоне температур (климатических условий) разработана перспективная система пуска двигателя.
Практическая значимость. Разработанная пневмостартерная система пуска двигателя реализована на экспериментальном двигателе.
ИСТОРИЯ ИНСТИТУТА ЧЕРЕЗ СУДЬБЫ ВЕТЕРАНОВ НАМИ
Александр Георгиевич Зубакин, отмечающий в 2019 году знаменательную дату, – 60 лет работы в НАМИ – принадлежит к удивительному поколению людей. Людей, родители которых прошли через фронт и репрессии и, несмотря на все выпавшие на их долю испытания, сохранили в себе искреннюю преданность своей стране и своему делу. Такими же они вырастили и своих детей – энергичных, умных, целеустремлённых, ответственных и позитивных. Все эти качества в полной мере отражают характер нашего юбиляра, неунывающего оптимиста и настоящего жизнелюба.
О всех перипетиях непростой и интересной жизни Александра Георгиевича, его профессиональных заслугах и достижениях вы прочитаете на страницах его воспоминаний.
