Том 14, № 3 (2020)

В работе рассматривается использование дизель-электрических энергетических установок на мобильных транспортных средствах, проведён анализ их использования и применения. Приведены сравнительные мощностные и массовые характеристики дизельных и газотурбинных силовых агрегатов, показаны положительные и отрицательные стороны их использования. Определена эффективность внедрения газотурбинных двигателей на тракторах различных тяговых классов сельскохозяйственного назначения и разработана новая кинематическая схема энергетической установки мобильного транспортного средства. Проведён анализ и установлено, что в России газотурбинная сельскохозяйственная техника никогда не производилась, а проводившиеся отдельные экспериментальные исследования носили не системный характер и были прекращены по независимым от результата причинам. Целью работы является разработка инновационной кинематической схемы с электроприводом и силовым блоком на базе газотурбинного двигателя для мобильного транспортного средства сельскохозяйственного назначения, используя последние достижения науки и техники в части развития газотурбинных технологий. Установлено, что массаэнергетические характеристики газотурбинных установок значительно лучше дизельных, значительно ниже уровень вибрации, больший крутящий момент силовой установки на низких оборотах, более простое управление трактором, что открывает широкую перспективу для их использования на мобильных транспортных средствах сельскохозяйственного назначения. Проведённые экспериментальные исследования по обработке 1 га площади по экономической эффективности показали неоспоримое преимущество практически лабораторного образца трактора с газотурбинным двигателем, относительно такого же отработанного и много лет выпускаемого трактора с дизельным двигателем, выраженное, несмотря на несколько больший расходу топлива, в использовании более дешёвого керосина.

К агрегатам перспективных ракетных комплексов (АПРК) относятся автономные пусковые установки подвижного грунтового ракетного комплекса, транспортно-установочные, заправочные, регламентные и вспомогательные технические средства технологического оборудования, которые должны обладать оперативно-тактической и стратегической подвижностью. Под оперативно-тактической подвижностью понимается способность АПРК к переходу из одного пункта в другой за определенное время. Стратегическая подвижность, характеризуется приспособляемостью АПРК к погрузке и перевозке их другими видами транспорта: железнодорожным, воздушным, водным. В качестве измерителя подвижности принимается средняя скорость движения, которой должны обладать АПРК, чтобы обеспечить своевременность, эффективность и безопасность выполнения поставленных задач, а также возможность выхода из-под влияния поражающих факторов ядерного взрыва, в первую очередь от избыточного давления во фронте ударной взрывной волны. Повысить подвижность АПРК можно путем размещения их на базе автопоездов, однако существующие конструкции агрегатов в составе автопоездов имеют недостатки, снижающие проходимость и, как следствие, среднюю скорость движения, к ним относятся невысокая опорная и геометрическая проходимость. На геометрическую проходимость оказывают влияние конструктивные факторы. Так, например, для автопоезда характерно увеличение габаритной ширины, так как прицепное звено под действием боковых реакций опорной поверхности относительно колеи движения тягача смещается в сторону мгновенного центра поворота. Это смещение вызывает увеличение сопротивления движению на деформируемых грунтах, а, следовательно, ухудшение проходимости и снижению ряда других эксплуатационных свойств автопоезда. Повысить подвижность АПРК можно путем размещения их на базе автопоезда с активным при-цепным звеном, управления распределением потоков мощности, подводимой к колесам полно-приводного автопоезда в зависимости от возможности реализации свободной тяги каждым колесом, изменения положения полюса поворота автопоезда в зависимости от угла поворота рулевого колеса и скорости выполняемого маневра.

В конструкциях двигателей строительно-дорожных машин довольно широкое распространение получили гильзы цилиндров, которые изготавливаются из серого чугуна. Среди негативных свойств данного конструкционного материала можно отметить сравнительно низкую прочность и высокую хрупкость. Это повышает вероятность возникновения как производственных, так и эксплуатационных дефектов. Поэтому повышение эксплуатационных характеристик рассматриваемых деталей является актуальной проблемой. Перспективным направлением в данном случае является использование химико-термической обработки. Целью работы является исследование влияния химико-термической обработки серого чугуна на прочность. В работе исследуется прочность чугуна, подвергнутого химико-термической обработке (термодиффузионному поверхностному легированию). На основе экспериментальных исследований изучено влияние толщины упрочненного слоя на прочность. Создана численная модель в пакете Ansys и исследовано влияние упрочненного слоя на прочность гильз цилиндров двигателей строительно-дорожных машин.

В статье проводится анализ существующих методов по определению состояния водителя. Вождение в состоянии усталости, согласно различным статистическим данным, является причиной большого количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП): процент ДТП в России, связанных с засыпанием водителя за рулем, в 2018 году составляет порядка 20%, в США число аварий по этой же причине достигает 100000 в год. Целью работы является проведение обзора существующих подходов к распознаванию усталости водителя и существующих технических решений в этой области. В статье рассмотрены такие подходы, как распознавание усталости на основе физиологического состояния водителя, распознавание на основе поведения водителя, а именно его речи и визуальных признаков во время движения автомобиля, определение усталости на основе характера движения автомобиля по дороге и на основе воздействий водителя на органы управления, подходы, основанные на субъективной оценке состояния водителя. Проанализированы преимущества и недостатки каждого из подходов. Также в работе приведен обзор существующих систем распознавания усталости от различных производителей, применяемых на автомобилях в настоящее время и призванных предупреждать водителя о наступающей усталости. В ходе работы было выявлено, что в современных условиях эксплуатации автомобильного транспорта наиболее оптимальными являются подходы к распознаванию усталости, основанные на оценке воздействий водителя на рулевое колесо, визуальных признаков усталости водителя и характера движения автомобиля по дороге, поэтому предлагается в дальнейшем сконцентрироваться на этих методах.

Моделирование колесных машин является одним из основных направлений развития и практического применения программных систем, основанных на моделировании динамики систем тел. В рамках настоящей статьи рассмотрена методика анализа автомобильной шины методом конечных элементов при различных видах нагружения с целью идентификации параметров её упрощенных динамических моделей. На основе метода конечных элементов создана уточненная модель шины, которая учитывает сложную геометрическую форму различных частей шины, их свойства материалов, а также контактное взаимодействие шины с опорой. Апробирована работоспособность этой модели, как при выполнении статических расчетов напряжённо-деформированного состояния шины от действия внешней нагрузки, так и при решении обобщенной проблемы собственных значений. Подтверждено большое влияние на собственные частоты и формы колебаний шины внешней нагрузки. Одним из возможных применений рассмотренной методики конечно-элементного моделирования шины является выполнение уточненных расчетов динамики колесных машин в программном комплексе «Универсальный механизм». Существует несколько вариантов динамических моделей шины, которые могут быть использованы для исследования динамики внедорожных колёсных машин в том числе модель на основе метода дискретных элементов и модель на основе метода связанных подструктур. Модель на основе метода дискретных элементов представляет собой некоторое количество абсолютно твёрдых тел-частиц, связанных между собой и диском колеса набором упруго-диссипативных элементов. Каждая частица такой модели имеет три линейные степени свободы относительно диска колеса. Результаты расчётов уточнённой конечно-элементной модели шины необходимы для идентификации массовых и упруго-диссипативных свойств этой динамической модели шины. В модели на основе метола связанных подструктур упругие перемещения шины представляются в виде суммы допустимых форм упругого тела. В качестве допустимых форм упругого тела используются статические и собственные формы колебаний, рассчитанные с использованием уточнённой конечно-элементной модели шины.

В настоящее время в мире активно развивается альтернативная энергетика, основанная на солнечной энергии и энергии ветра. Причина этого - очевидные признаки глобального потепления, вероятно вызванного выбросами парниковых газов - продуктов сжигания органического топлива. Производство электрической энергии на солнечных и ветровых электростанциях, в отличии от традиционных тепловых электростанций, не приводит к выбросу в атмосферу парниковых газов. В данной статье рассматривается потенциал ветряных электростанций в условиях центральной зоны Европейской части России, на примере Калужской области. При написании статьи были использованы открытые климатические данные METAR метеорологической станции Международного аэродрома «Калуга» им. К.Э. Циолковского ( KLF ). Использовались данные о средней скорости ветра за трехчасовые промежутки времени в течениe одного года. Был проведен анализ скорости ветра - построен график вероятности наблюдения той или иной скорости ветра, который показал, что средняя скорость ветра в Калужской области составляет порядка 2…4 м/с. Произведён расчет генерации электрической энергии серийным ветрогенератором малой мощности, определен коэффициент использования установленной мощности КИУМ = 7 %. Установлено, что Калужская область обладает низким ветроэнергетическим потенциалом. Получение электроэнергии на основе ветра в условиях Калужской области возможно, но расчеты показали, что срок окупаемости таких энергоустановок в указанных условиях даже без учета затрат на установку, вспомогательное оборудование и техническое обслуживание ветрогенератора составляет около 30 лет. В результате проведенного исследования был сделан вывод об отсутствии экономической целесообразности эксплуатации маломощностных ветряных электростанций в условиях центральной зоны Европейской части России.