Научные проблемы транспорта


1

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература
  • English

В настоящее время, один из стремительно развивающихся отраслей мировой экономики является автомобильный транспорт. Услугами данной отрасли пользуются все сферы экономики любой отдельно взятой страны.

Анализ показывает, что в 2018 году в мире произведено 95051545 автомобилей, за январь – март 2019 г. произведено 7535868 единиц автомобилей. По статистическим данным за одну секунду производятся 2.2 авто / с [1].

Производство и реализация автомобилей составляют существенную долю мировой экономики. По данным автомобильного журнала «Ward’s», общее количество автомобильной техники в мире составляет 1,2 миллиарда единиц [2]. Важно отметить, что это число включает только легковые автомобили, легкие, средние и тяжелые грузовые автомобили, за исключением внедорожных, лесных, специальных и тому подобных транспортных средств.

В первую десятку производителей автомобильной техники входят КНР, США, Япония, Германия, Индия, Южная Корея, Мексика, Испания, Бразилия и Франция. Количество произведенных данными странами автомобилей приведено в табл. 1 [3].

Таблица 1


Страны – лидеры по производству автомобилей

по итогам 2018 года

1

Китай

27 767 615 шт.

2

США

11 328 441 шт.

3

Япония

9 575 215 шт.

4

Германия

5 368 278 шт.

5

Индия

5 174 401 шт.

6

Южная Корея

4 028 129 шт.

7

Мексика

3 916 468 шт.

8

Испания

2 798 983 шт.

9

Бразилия

2 746 376 шт.

10

Франция

2 191 450 шт.

Основными рынками реализации легковой и коммерческой автомобильной техники являются: Китайская народная республика, где в 2018 году было реализовано 27 млн 732 тыс. машин и занимает первое место .


орое по величине мировым автомобильным рынком остается Америка с показателем 17 млн 292 тыс. машин, автомобильные рынки стран Западной Европы составляют 16 млн 153 тыс., страны Восточной Европы – 4 млн 243 тыс., страны Южной Америки – 3 млн 245 тыс., Японии – 5 млн 203 тыс. единиц, Канады – 2 млн 018 тыс. единиц, Кореи – 1 млн 177 тыс. единиц [4]. Здесь также следует отметить, что транспортные средства японских, германских и американских производителей пользуются большой популярностью среди потребителей всего мира. В табл. 2 приведен список самых востребованных по итогам 2018 года автомобилей.

В месте с тем, в настоящее время перед автомобильными компаниями стоят ряд задач, решение которых влияют на будущее мировую автопромышленную и связанных с данной сферой смежных отраслей.

Условно проблем связанных с автомобильным транспортом можно разделить на три составляющих. Схематическое изображение отмеченных проблем приведены на рис. 1.

К проблемам связанным с двигателями внутреннего сгорания относятся: токсичность выхлопных газов, дымность, уровень шума, отработанные моторные масла, использованные охлаждающие жидкости и кислоты, резино-технические материалы и т.п [5].

Таблица 2


Топ-10 самых продаваемых авто 2018 года

1

Toyota Corolla

1 181 445 шт.

2

Ford F-Series

1 080 757 шт.

3

Toyota RAV4

837 624 шт.

4

Honda Civic

823 169 шт.

5

Volkswagen Tiguan

791 275 шт.

6

Volkswagen Golf

789 519 шт.

7

Honda CR-V

747 646 шт.

8

Volkswagen Polo

725 463 шт.

9

Toyota Camry

661 383 шт.

10

Chevrolet Silverado

651 090 шт.

Проблема токсичности выхлопных газов и дымность являются следствием несовершенства конструкции двигателя внутреннего сгорания.

В настоящее время, основными критериями при производстве, сертификации автомобильного двигателя государственными органами и эксплуатации выступают Европейские нормы «ЕВРО». В табл. 3 приведены европейские стандарты выхлопных газов для легковых автомобилей.

usup-1.tif

Рис. 1. Проблемы автомобильного транспорта

Следует отметить, что данные ограничения выбросов в атмосферу токсичных газов ЕВРО-6 вступили в силу с 1 января 2014 года в Евросоюзе и распространяются на все современные тяжелые грузовые автомобили.

Таблица 3

Европейские стандарты выхлопных газов для легковых автомобилей, г/км [6]



Стандарт

СО

TНС

NMHC

NOx

HC+NOx

PM

P [г/km]

Дизельный двигатель

             

ЕВРО-5

0,50

0,180

0,230

0,005

6х1011

ЕВРО-6

0,50

0,080

0,170

0,005

6х1011

Бензиновый двигатель

             

ЕВРО-5

1,0

0,10

0,068

0,060

0,005*

ЕВРО-6

1,0

0,10

0,068

0,060

0,005*

6х1011

*До введения ЕВРО-5, легковые автомобили менее 2500 кг сертифицировались, как легкие коммерческие автомобили категории N1–I

** Применяется только к транспортным средствам с системами непосредственного впрыска

Условные обозначения: СО – углекислый газ, ТНС – углеводород, NMHC – летучие органические вещества, NOx – оксид азота, PM – взвешенные частицы.

По сравнению с ЕВРО-5 в новом стандарте ЕВРО-6 примерно на 67 % снижено предельно допустимое значение твердых частиц в выхлопных газах грузовых автомобилей, а предельно допустимое значение выбросов оксида азота на 80 %.

Кроме того, нужно отметить, что двигатели внутреннего сгорания не совсем эффективны в полном смысле слова. Они постоянно теряют тепло в системе охлаждения и еще больше через выпускную систему, поэтому бензиновые двигатели с искровым зажиганием никогда не используют более 38 % химической энергии, заключенной в топливе для полезной работы, заключающийся в движении автомобиля. Дизели немного лучше, имея максимальную эффективность около 42 %. Но некоторые двигатели имеют значительно худшие показатели, связанные с их внутренними «паразитными» потерями. Эти потери обусловлены всасыванием, трением, сопротивлением воздуха и могут быть очень значительными [7].

Для соответствия к предъявленным ЕВРО нормам, а также для компенсации недостатков, имеющиеся в конструкции двигателей, автопроизводители предпринимают меры по их совершенствованию. В частности, к таким мерам относится совершенствование газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.


Главная функция распределительного вала – управления клапанным механизмом. Форма или профиль кулачков распределительного вала является основным фактором, определяющим рабочие характеристики двигателя [8].

Эффективная организация газообменного процесса в двигателе определяется через коэффициент наполнения двигателя, что обеспечить своевременное поступление горючей смеси и повысит коэффициент наполнения цилиндров.

us1.wmf.

Значение коэффициента наполнения зависит от давления воздуха или горючей смеси в конце процесса всасывания. Чем выше данный коэффициент тем выше коэффициент наполнения. Высокий коэффициент наполнения приводит к полному сгоранию горючей смеси и снижению уровня отравляющих газов.

Увеличение количества отработанных – остаточных газов в цилиндре, оказывает вредное влияние к коэффициенту наполнения цилиндра свежим зарядом. В результате снижается значение коэффициента наполнения цилиндра, ухудщая не только экологические показатели, но и технические.

Одним из путей обеспечения требуемого уровня газообменного процесса является увеличение числа клапанов и распределительного вала. Ниже в рисунках указаны практикуемые системы расположения клапанов.

Некоторые производители, в частности Компания «Maserati» в своих автомобилях практикует шестиклапанный газораспределительный механизм, с двумя распределительными валами, рис. 3.


usup-2.tif

Рис. 2. Схема расположения клапанов в цилиндре

usup-3.tif

Рис. 3. Шестиклапанный газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания Компании «Maserati»

В целом, для соблюдения соответствия к ЕВРО нормам производителями используется инновационные технологии для ДВС и революционные решения в сфере нейтрализации отработавших газов. Со времени первого стандарта до момента введения ЕВРО-5 и -6 удалось добиться многократного снижения выброса вредных веществ, в том числе окиси углерода CO (угарного газа) – от 2,72 до 9,3 раза, оксидов азота (NOx) от 2,4 до 7,9 раза, взвешенных частиц – от 20 до 50 раз.

ЕВРО-6 направлен против вредоносного влияния на здоровье людей и окружающую среду дизельных двигателей, прежде всего против высокого уровня содержания оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу при их работе.

Совершенствования газораспределительного механизма путем увеличения числа клапанов и распределительного вала имеют ряд преимущества и недостатков.

Увеличение числа клапанов благотворно влияет на процессы впуска свежего заряда, выпуска отработанных газов и увеличивает коэффициент наполнения цилиндра. Однако, увеличивает структурных элементов, способствует повышению общего веса двигателя, усложнению привода газораспределительного механизма, увеличению времени на техническое обслуживание и ремонта данного механизма, а также увеличивает цены силовой установки.



Библиографическая ссылка

Юсупов Б., Нарзуллаев К. ЗНАЧИМОСТЬ И ПРОБЛЕМЫ АВТОТРАНСПОРТА // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 3-2. – С. 110-114;
URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=1968 (дата обращения: 03.07.2020).


Источник: science-pedagogy.ru

НАУКА, ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ НА ТРАНСПОРТЕ

ЛЕКЦИЯ 5

1. Научные проблемы транспорта.

2. Проблемы экологии на транспорте.

3. Проблемы безопасности на транспорте.

Развитие науки для решения транспортных проблем обусловлено кризисным состоянием традиционных видов транспорта͵ проявляющимся в усугублении проблем безопасности и экологии; несоответствии провозной способности транспорта мощности производства и пассажиропотока и др.
Размещено на реф.рфЗадачи, которые ставит транспортная логистика перед наукой, касаются технических и технологических изменений существующих достижений в области транспорта. Развитие транспорта способствовало научной постановке многих вопросов и проведению ряда исследований. К примеру, совершенствование автомобильного транспорта привело к изменению технологии производства автомобилей – появился конвейер.
Размещено на реф.рфВзаимно обогащаясь, наука и транспорт стимулируют научно-технический прогресс.


Целœесообразность воплощения в жизнь любой идеи определяется экономикой и экологией. Многие из новых видов транспорта — ϶ᴛᴏ отвергнутые по экономическим причинам, а иногда из-за технического несовершенства старые идеи. К примеру, электромобиль был создан и эксплуатировался во второй половинœе XIXв., но был забыт на 100 лет из-за несовершенства двигателя, который впоследствии был заменен другим, более мощным. При этом появившиеся экологические проблемы возвращают электрический двигатель, но на качественно новом уровне. Идея монорельсовой дороги воплотилась в жизнь лишь через 150 лет, но развиваться она начала с 50 – 60 гᴦ. XX в. Идея двигателя Стирлинга, выдвинутая в 1812 ᴦ., начала реализовываться лишь сегодня на новой технической основе. К созданию инœерционного двигателя В. И. Шуберского, рассчитанного более 100 лет назад, приступают лишь сегодня и т.д.

Каждый вид транспорта ставит перед наукой свои проблемы.

Желœезнодорожный транспорт. Основная научная проблема – повышение скорости движения. Она обострилась в связи с ухудшением экологической обстановки в мире. Это потребовало расширения использования транспорта на электрической энергии. Поскольку провозная способность желœезных дорог во много раз превышает данный показатель на других видах транспорта͵ то электрифицированный желœезнодорожный транспорт в настоящее время наиболее предпочтителœен.


Учёные установили, что на желœезной дороге экономически эффективной является скорость до 340 км/ч (скорость свыше 300 км/ч получают при применении магнитного подвешивания). Такая скорость даёт определœенные преимущества желœезным дорогам в конкурентной борьбе с другими видами транспорта. По расчётам французских учёных, длина трассы для повышения скорости до намеченного уровня должна быть не меньше 600 – 800 км. Достижение скорости выше указанных значений связано с увеличением стоимости строительства путей в 3 – 5 раз. Это может перекрыть экономический эффект от повышенной скорости. Увеличение скорости желœезнодорожного транспорта привело к крайне важно сти решения ряда проблем.

1. Увеличение мощности (тяги). При скорости 200 км/ч 30 % массы приходится на электрооборудование, в связи с этим необходим дополнительный двигатель. Сегодня эксплуатируются электровозы мощностью 11 тыс. л.с., тепловозы – мощностью 8 тыс. л. с. При такой мощности локомотива поезд может перевозить одновременно до 7,5 тыс. т груза, что недостаточно для эффективных перевозок, особенно массовых дешёвых грузов.

2. Замена двигателœей. Сегодня крайне важно применение газовых, турбореактивных и других типов двигателœей, но остаются нерешёнными проблемы шума.

3. Проблема герметизации вагонов. При скорости свыше 250 км/ч у человека возникают болевые ощущения в ушах, в связи с этим крайне важно применение трёхслойных стекол. Особенно часто негативные ощущения – боль, шум, вибрация – возникают при проезде тоннелœей (причина – повышенное давление в замкнутом пространстве).

4. Необходимость создания бесстыкового пути (так называемого ʼʼбархатного путиʼʼ), при котором число рельсовых стыков (самых уязвимых и напряжённых мест пути) будет минимально, для обеспечения плавности хода. Бесстыковой путь особенно эффективен на линиях с высокими скоростями движения, поскольку повышает комфортность поездки пассажиров; увеличивает надёжность работы автоблокировки; снижает на 5–15 дБ уровень шума, удельное сопротивление движению, расходы электроэнергии и топлива на тягу поездов; продлевает сроки службы верхнего строения пути. Сейчас укладываются плети (рельс, сваренный из нескольких стандартных рельсов) длиной до 1200 м. Основная часть путей России сегодня – плети длиной 150 – 800 м.

5. Создание более прочных путей, поскольку осœевые нагрузки на путь увеличиваются с повышением скорости и массы поездов. Прочность пути определяется, прежде всœего, прочностью рельсов, в связи с этим создаются усиленные рельсы (25 – 30 т на ось).

6. Увеличение массы поезда. Требуется не только повышение мощности локомотива, но и изменение технологии сбора поезда, в т.ч. требуются дополнительные локомотивы (так называемая кратная тяга) в серединœе и конце поезда. Сегодня рекордыёгрузоподъемности поездов в России – 44 тыс. т, в США и Канаде – 30 тыс. т. Такие перевозки реализуются по специально разработанным маршрутам и расписанию.

Увеличение массы поездов также повлекло за собой ряд проблем, главной из которых можно считать торможение. При скорости более 200 км/ч при торможении на каждую ось выделяется 36 МДж теплоты. Это потребовало создания новых материалов, выдерживающих температуру свыше 1000° С, и разработки новых принципов торможения.

Для удержания вагонов поезда большой массы, особенно на уклонах, потребовалось изменить принципы автосцепки вагонов.

Увеличение длины поезда привело к крайне важно сти удлинœения приёмо-отправочных и сортировочных станций, включая пассажирские платформы. Это осложняет проблемы экологии в части занятости территории.

7. Проблемы управления движением. К ним привело увеличение скорости. Οʜᴎ обусловлены тем, что при скорости более 160 км/ч глаз человека не воспринимает информацию об окружающей среде, следовательно, машинист не может обеспечить безопасность движения. Это, в свою очередь, потребовало развития систем автоматической блокировки движения при занятом перегоне.

Более пассивная роль машиниста вылилась в возможность его замены на ʼʼавтостоп-дублер машинистаʼʼ, ᴛ.ᴇ. создание систем автоматического управления транспортным средством без участия машиниста. Такие системы повысили безопасность движения на 30 %. Информация в систему подается из вычислительного центра дистанции управления.

Системы управления в автоматическом режиме стали разрабатываться ещё при движении по желœезным дорогам с обычной скоростью. Так, в Канаде системы без машиниста стали применяться с 1972 ᴦ. на перевозке угля по специально разработанным маршрутам; в Москве подобная система разработана для движения на метрополитене по кольцевому маршруту; в Сан-Франциско работает пассажирский поезд с автоматизированным управлением.

При этом, при перевозке пассажиров нельзя полностью отказываться от присутствия машиниста. Его функции будут состоять не в управлении транспортным средством, а в наблюдении за процессом посадки-высадки пассажиров на станции в целях обеспечения безопасности. Повышенная скорость требует более совершенных систем управления.

Автомобильный транспорт. Основная проблема – также повышение скорости движения. Эта проблема комплексная, требующая повышения коэффициента полезного действия (КПД) двигателя путем замены традиционного двигателя внутреннего сгорания с КПД в пределах 20 %, на более мощные. К более мощным видам двигателœей относятся: газотурбинный, дизельный (частичное решение, так как он имеет массу недостатков, в частности экологических), газодизельный, инœерционный (жиробус с подзарядкой через каждые 1 – 1,5 км на маршруте), роторно-поршневой Ванкеля, стирлинги двойной очистки и др.

Повышение КПД должно идти не только за счёт замены двигателя, но и за счёт изменения методов диагностирования, режима движения и других организационно-технических мероприятий, также являющихся объектами научных исследований.

Продолжаются работы по созданию автомобилей повышенной грузоподъёмности и пассажировместимости. Это требует решения ряда вопросов, связанных с качеством автомобильных дороᴦ. Для обеспечения качества дорог необходима замена традиционных материалов на новые, более прочные и дешёвые (удачен опыт добавок, в т.ч. резины из отработанных автомобильных шин). Также крайне важно изменение принципов, закладываемых при проектировании, строительстве (подземные, навесные и пр.), эксплуатации и др.

Очень важная и сложная проблема автомобильного транспорта – взаимодействие с окружающей средой. Автомобильный транспорт является сегодня одним из наиболее экологически опасных видов транспорта. Основное направление научных исследований — ϶ᴛᴏ поиск новых видов топлива: водородного (считается топливом будущего, первый патент – в 1854 ᴦ.), ядерного, газобаллонного, энергии Солнца, спиртов, добавок к бензину, синтетических видов (многие на угольной основе) и др., а также работы по внедрению электроэнергии в автомобильный транспорт (электромобиль экспонировался еще в 1899 ᴦ.). Актуальны вопросы веса, материала, зарядки, долговечности и другие проблемы аккумуляторов.

Важно заметить, что для снижения стоимости автомобильных перевозок крайне важно решить проблему увеличения моторесурса, т. е. повышения долговечности службы двигателя и других частей автомобиля, которая связана с конструкцией автомобиля, его назначением, применяемыми материалами, точностью сборки, качеством дорог и др.

Усложнившиеся условия движения привели к созданию ʼʼлетающегоʼʼ автомобиля. Он имеет восœемь двигателœей, управляется компьютером.

Сегодня во всœех странах мира остро стоит проблема безопасности на автомобильном транспорте.

Водные виды транспорта. Важной проблемой является увеличение грузоподъёмности (дедвейта).

При тройном увеличении грузоподъёмности себестоимость перевозок снижается в два раза. Учитывая номенклатуру и дальность перевозимых грузов на водных видах транспорта (массовые относительно дешевые грузы), данный вопрос очень актуален.

Большая грузоподъёмность потребовала решения вопросов комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ с целью уменьшения времени простоя транспортных средств под перегрузочными операциями.

В конце сезона большой процент работников покидает водные виды транспорта. По этой причине остро стоит вопрос автоматизации управления всœех процессов, в т.ч. связанных с жизнедеятельностью команды и пассажиров на борту. Так, в Японии, где эта проблема решена практически полностью, численность команд судов во много раз меньше, чем в любой другой стране.

Увеличение грузоподъёмности потребовало решения вопросов, связанных с увеличением мощности силовых установок (в настоящее время 30–40 тыс. л. с. при грузоподъёмности до 150 тыс. т дедвейта и скорости около 16 узлов).

Увеличение мощности силовых установок привело к крайне важно сти разработки новых типов двигателœей (к примеру, паротурбинные, стирлинги, атомные и др.). Атомные двигатели применяются, в основном, для ледокольного флота͵ подводных лодок, лихтеровозов. Так, ледокол ʼʼАрктикаʼʼ имеет мощность 75 тыс. л. с., атомный лихтеровоз на 73 лихтера – 40 тыс. л. с. Применение воздушной подушки и подводных крыльев позволяет уменьшить мощность двигателя при той же грузоподъёмности судов.

В Германии паром на воздушной подушке перевозит одновременно 400 пассажиров и 200 автомобилей при скорости 130 км/ч. Французский паром на воздушной подушке грузоподъёмностью 85 т перевозит 400 пассажиров и 65 автомобилей при скорости 130 км/ч. Экраноплан на воздушной подушке при высоте подъёма 15–45см над водой развивает скорость 120–170 км/ч.

Увеличение мощности ведёт обычно к увеличению расхода энергии, что с точки зрения экологии является нежелательным. Возникает проблема экономии энергии. Учёные Японии подсчитали, что уголь на 40 % уменьшает затраты по сравнению с дизельным топливом.

Повышенная грузоподъёмность привела к возникновению проблемы реконструкции портов для углубления дна (капиталоёмкие мероприятия), поскольку у судов грузоподъёмностью 300 тыс. т осадка достигает 17 м, и то благодаря их большой ширинœе (что уменьшает скорость и маневренность).

Увеличение грузоподъёмности привело и к целому ряду проблем, связанных с осадкой судов. Для прохода судов необходима гарантированная глубина, или фарватер.
Размещено на реф.рфТребуется также изменение принципов организации перегрузки на причале. Существуют следующие способы решения этих проблем: строительство причала в 10 – 15 км от берега с понтонами и перекачкой по трубопроводам жидких грузов (можно трубопровод провести до перерабатывающего завода); сооружение плавучих портов-островов (опыт Бельгии); выгрузка лихтеров на рейде; подведение под судно надуваемой сети (опыт Англии, когда суда грузоподъёмностью 100 тыс. т поднимают на 2 – 3 м); строительство судов СУОТ – двухкорпусных судов по типу айсбергов с малой частью поверхности над водой (опыт Японии, США); судов катамаранного типа и др.
Размещено на реф.рфНиколаевский кораблестроительный институт предложил строительство тримарана с осадкой 1 м (тримаран – трёхкорпусное судно с одинаковыми корпусами, два из которых расположены рядом, а третье сдвинуто в продольном направлении).

На водных видах транспорта остаются нерешенными вопросы повышения скорости движения и маневренности. Проблема сложная, так как сопротивление движению растёт пропорционально скорости, возведённой в третью степень, из-за двойной среды ʼʼвоздух–водаʼʼ, а плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Веками считали низкую скорость на водных видах транспорта непреодолимым барьером. Сейчас существует два базовых направления решения проблемы увеличения скорости: создание судов подводного (судно опускается целиком под воду) и надводного (судно поднимается над водой) плавания. Имеется также ряд специальных мероприятий: в носовой части судна выпускается вязкий полимер, который протекает вдоль корпуса и забирается в кормовой части для очистки и нового запуска (ресурсосберегающая, экологически более чистая технология), или применяется электромагнитный способ (корпус судов металлический, а вода – хороший проводник тока).

Для безопасного движения судов под водой фарватер оборудуется гидроакустическими буями. Широко используются такие суда при перевозке грузов и в туристическо-экскурсионном обслуживании. Οʜᴎ дают возможность хорошего обзора подводной жизни реки или моря.

Повышение скорости приводит к проблемам маневренности и торможения судов. Для повышения маневренности применяют водомёты, успокоители качки и пр.
Размещено на реф.рфПроблемы торможения решаются различными способами, в частности с помощью раскрывающихся парашютов (приём, применяемый практически на всœех видах транспорта), раскрывающихся закрылков и др.

Многие вопросы на водных видах транспорта решаются в настоящее время с помощью парусников. Особенно это характерно для Японии, которая применяет компьютерное управление парусниками для установки в автоматическом режиме паруса ʼʼна ветерʼʼ.

Разрабатываются идеи разделяющихся судов для ускорения обработки грузов в порту. Ведутся работы по созданию специализированных судов, обрабатывающих грузы во время движения, к примеру брикетирующих рыбу, перерабатывающих отходы и др.

Огромную проблему для водных видов транспорта составляют вопросы очистки вод после эксплуатации транспортных средств; от бытового мусора; при утечке, к примеру, нефти и других отходов.

Авиационный транспорт. Главная проблема авиационного транспорта – максимальное увеличение скорости. Она осложняется тем, что получение гиперзвуковых скоростей (более пяти чисел в принципе, достижимо, но переносить такие скорости человек способен только после определœенной тренировки; в настоящее время практикуется в военной авиации при строгом медицинском отборе и постоянном контроле). Поскольку перевозка требуется людям разного возраста и состояния здоровья, то повышенные скорости бывают лишь такими, которые не причинят неприятных ощущений пассажирам, так как комфорт является одним из базовых показателœей качества обслуживания.

Первый отечественный сверхзвуковой самолёт Ту-144 со скоростью 2500 км/ч был продемонстрирован в декабре 1968 ᴦ., а зарубежный Конкорд совместного производства Франции и Англии – в феврале 1969 ᴦ. Американские эксперименты на фирмах ʼʼЛокхидʼʼ и ʼʼБоингʼʼ успеха не принœесли.

Важно заметить, что для сверхзвуковых самолётов используются идеи изменения пилотажных систем – применение дельтавидного крыла (отечественный опыт) и изменяющейся геометрии крыла, разработанной во Франции ещё в 1912 ᴦ. Полёт таких самолётов проходит на высоте около 20 км (ортодромическая трасса).

Проблема повышения скорости потребовала замены конструкционных материалов для строительства и эксплуатации самолётов. У алюминиевых сплавов предел нагрева 120–130°С, а при скорости 3000 км/ч и более температура повышается до 260°С. Это требует применения очень дорогих титановых сплавов. Топливо нагревается до 85 °С, в двигателœе – до 260 °С, что приводит к испарению топлива, т. е. к пожароопасной ситуации. Удержать топливо в жидком или парообразном состоянии возможно под давлением азотом, что также дорого. Крылья таких самолётов охлаждают жидким водородом. Применение циркония (опыт ВВС США), выдерживающего температуру до 2500° С, показало хорошие результаты. Удачное решение – применение композиционных материалов, которые уменьшают массу самолёта на 40 % и сокращают расход топлива на 15 %. Также большие объёмы работ ведутся по замене взрывоопасного топлива на другие виды.

В авиации с 1980 ᴦ. ведутся работы по внедрению электродвигателя с подзарядкой батарей от Солнца (опыт Канады, Англии).

При высоких скоростях усложняется и пилотажная система, поскольку глаз человека не может адаптироваться к изменению внешней среды. Появляется проблема автоматического ведения самолёта по маршруту, т. е. создание бортовых компьютеров, регулирующих работу двигателя и движение самолёта в автоматическом режиме. Для этого устанавливаются параллельные каналы управления (в Ту-144 есть четыре канала управления для предупреждения сбоя или запаздывания информации по одному из каналов). Информация передается на такие устройства через искусственные спутники, к примеру ʼʼКомсат-БДʼʼ. Самолёт Ту-204 для маршрутов длиной до 7000 км имеет автоматизированные системы вождения по оптимальной траектории. Необходимо отметить, что по своим лётным качествам он превосходит зарубежные самолёты А-320 и ʼʼБоинг-757ʼʼ. Модель Ту-204М выпускается с двигателями фирмы ʼʼРоллс-Ройсʼʼ.

Совершенствуются средства автоматики, обеспечивающие взлёт-посадку в любую погоду в любых условиях видимости, – создаются так называемые всœепогодные самолёты. Всепогодным считается отечественный самолёт Ил-86.

Повышенные скорости создают большую, достаточно сложно устранимую проблему шума.

Сложная проблема – увеличение пассажировместимости и грузоподъёмности. Современные самолёты перевозят примерно 180 пассажиров (вместимость шести купейных желœезнодорожных вагонов). Аэробусы рассчитаны на 350 человек (к примеру, отечественные Ил-86, Ил-96-300 и Ил-96М, зарубежные ʼʼБоинг- 747ʼʼ, ДС, ʼʼТристарʼʼ и др.). Американский самолёт ʼʼГалактикаʼʼ пассажировместимостью 900 человек не нашёл широкого применения из-за сложности эксплуатации и требования повышенной прочности посадочных полос. В 2003 ᴦ. произведён полёт аэробуса А-ЗХХ европейского консорциума ʼʼЭйрбас индастриʼʼ, в состав которого входят Франция, Англия, Германия и Испания. Пассажировместимость авиалайнера – 550–800 человек.

В России существует проект 546-местного магистрального пассажирского самолёта М-99 с дальностью беспосадочного полета 13500 км.

В 1969 ᴦ. авиаконструктором О. К. Антоновым был создан грузовой самолет Ан-22 (ʼʼАнтейʼʼ), поднимавший 80 т груза (может использоваться для военных нужд – перевозить без комфортных условий до 700 человек). Отличительная особенность самолёта – возможность приземляться на неподготовленные площадки. В 1985 ᴦ. О. К. Антонов создал Ан-124 ʼʼРусланʼʼ грузоподъёмностью 150 т. Далее был создан воздушный гигант – Ан-225 ʼʼМрияʼʼ грузоподъёмностью 250 т для перевозки уникальных тяжеловесных крупногабаритных грузов (орбитальных космических кораблей многоразового использования, блоков ракеты-носителя ʼʼЭнергияʼʼ, техники и конструкций для нефте- и газодобычи, горной промышленности и энергетики). Скорость самолёта – 800 – 850 км/ч, дальность полётов – 4500 км, требуемая длина ВПП – 3000 м. Внутри грузовой кабины может помещаться речное судно, блок трансформатора и др.. При перевозке снаружи фюзеляжа ʼʼМрииʼʼ можно закрепить ректификационную колонну диаметром 10 м и длиной 70 м. Широкое применение в народном хозяйстве нашёл самолёт Ил-76 грузоподъёмностью 40 т.

Группа Антонова разработала грузовой самолёт Ан-72 грузоподъёмностью 10 т укороченного взлёта-посадки. Существует проект грузового самолёта М-90 грузоподъёмностью 250 и 400 т с дальностью беспосадочного полёта 5000 км.

Дальнейшее увеличение грузоподъёмности сверхбольших самолётов обычной формы создаёт проблемы при их эксплуатации из-за нагрузки на крылья и при посадке на шасси. На Саратовском авиационном заводе (который был закрыт в 2011 г) проводились испытания самолёта будущего в форме тарелки, объединяющего функции крыла и фюзеляжа (экраноплан). Его максимальная скорость составляет 300 км/ч, вместимость – до 400 человек. Такой аппарат зависает на небольшом расстоянии от земли на воздушной подушке и плавно опускается на ложементы. Необходимая длина взлётно-посадочной полосы – около 500 м. Выдвижные шасси (виновники примерно 70 % аварий) отсутствуют как таковые. Этот самолёт прошел испытания на воде, передвигаясь со скоростью 160 км/ч (суда водного транспорта на воздушной подушке передвигаются со скоростью в пределах 120 км/ч). Особенность такой конструкции заключается также в том, что при отказе обоих двигателœей самолёт может приземляться на воздушную подушку. Вибрация практически отсутствует, уровень шума низкий. Самолёт дважды выставлялся на авиасалоне в Жуковском.

Наша страна опережала другие страны по созданию грузоподъёмных вертолётов. Так, вертолёт ʼʼМиʼʼ поднимает до 40 т на высоту 2000 м, причём при меньшей высоте грузоподъёмность должна быть больше, но при этом усложняется эксплуатация и труднее обеспечивается безопасность полёта. Построен вертолет Ка-32 для доставки грузов на места зимовки с борта кораблей, работающих на Северном морском пути. Создан вертолет Ми-26Т, предназначенный для транспортировки тяжеловесных грузов на расстояние 400 – 700 км со скоростью 255 – 295 км/ч.

Разработаны самолёты небольшой вместимости, к примеру турбовинтовой всœепогодный самолёт М-101 ʼʼГжельʼʼ бизнес-класса на восœемь пассажиров, которым предполагается заменить Як-40 и Ан-24. Этот самолёт имеет противообледенительную систему и современную систему управления, обеспечивающую безопасность полётов.

Увеличение пассажиропотока на воздушном транспорте, повышение комфортности, снижение стоимости проезда, вызванные конкуренцией между видами транспорта͵ привели к созданию самолётов с отделяющимися салонами (самолёт из стандартных модулей по типу поезда) на случай пожара (система запатентована в США) или для высадки-посадки пассажиров по маршруту следования. Отделяемые салоны могут спускаться на землю в район аэропорта на парашютах.

Проблема топливной экономичности самолётов усугубляется с ростом их массы и скорости. Самолеты серии Ту-154 М, Л-610, Ил-114 при хорошей комфортабельности имеют меньший расход топлива по сравнению с самолетами других серий. Сегодня мировой стандарт расхода топлива – примерно 400 г на 1 пасс.-км (зависит от режимов работы двигателя, его типа, КПД и условий полёта͵ в т.ч. скорости).

Требования повышения безопасности полётов, скоростей, комфортности и др.
Размещено на реф.рфсоздают проблемы аэропорта. Занятость территории как экологическая проблема требует сокращения количества земли, отводящейся под строительство аэропорта (площадь современных аэропортов может достигать 70 км2, к примеру аэропорт им. Далласа в Вашингтоне), но реактивные самолёты нуждаются в нескольких 4–5-километровых дорожках для взлёта-посадки ʼʼна ветерʼʼ. Боковой ветер может снести реактивный самолёт с дорожки из-за малой опоры на землю. Следует отметить, что большой процент аварий происходит при взлёте-посадке самолётов.

Проблемы аэропортов решаются следующими способами: создаются самолёты укороченного и вертикального взлёта (удачный опыт в военной авиации с 1969 ᴦ.); подземные аэропорты по типу подземных вокзалов на желœезнодорожном транспорте; применяется посадка самолётов на автомагистраль (к примеру, Ташкент – Самарканд); разрабатываются самолёты-амфибии для взлёта с воды через 80 м пробега (удачный опыт Японии) и др.
Размещено на реф.рфСамолёты короткого взлёта — ϶ᴛᴏ промежуточные до вертикального взлета – системы, требующие посадочные полосы длиной 300–600 м. Подобная техника демонстрировалась ещё на военных парадах 1965 ᴦ. не только в нашей стране, но и в Германии, Франции, США и др.
Размещено на реф.рфСегодня эту конструкцию отличают высокий уровень шума и значительная стоимость.

Необходимо создание самолётов, не требующих повышенной прочности взлетно-посадочных полос в связи с большим весом самолётов, атмосферным воздействием и воздействием газовых струй, особенно от реактивных самолётов (температура – до 600 °С). Воздействие этих негативных факторов уменьшает сроки службы дорожного покрытия и резко увеличивает стоимость эксплуатации аэропорта. Идёт поиск новых строительно-дорожных материалов. Так, различные добавки в бетонную смесь, в частности резины от отработанных автомобильных шин, повышают износостойкость дорожного покрытия. Некоторые конструкции самолётов серии Ан рассчитаны на взлёт-посадку на грунтовую полосу длиной не более 600 м, в частности Ан-7Х германо-российско-украинского консорциума.

На местных линиях применяется самолёт Ан-28, способный взлетать с необорудованных грунтовых аэродромов при длинœе взлётно-посадочной полосы 550 м. Возможна эксплуатация самолёта Як-42 при короткой ВПП грунтовых аэродромов.

Проблемы безопасности взлёта-посадки решаются путём создания автоматизированных систем управления воздушным транспортом (к примеру, система ʼʼСтартʼʼ в Санкт-Петербурге). Такие системы значительно повышают безопасность работы воздушного транспорта͵ увеличивают пропускную способность и сокращают до 20 % время пребывания самолёта над пространством аэродрома в ожидании сигнала, разрешающего посадку.

Необходимо создание системы обслуживания самолётов на территории аэропорта – предрейсовые осмотры, заправка водой, топливом, воздухом, продуктами питания для экипажа и пассажиров и др.
Размещено на реф.рфСегодня на заправку одного самолёта крайне важно 2–3 двадцатипятитонных автомобиля, что небезопасно при движении по территории аэродрома. Одним из вариантов решения этой проблемы является замена топливозаправщиков на трубопроводный подземный транспорт с выведением средств заправки в определённые места стоянок. Такая система нормирует и контролирует расход топлива, уменьшает время заправки и степень опасности.

Велика проблема нормального функционирования взлётно-посадочных полос в зимний период из-за гололеда, заносов, снегопадов. Это требует применения специальной техники на территории аэродромов.

Особо остро стоят вопросы обеспечения безопасности движения, которая определяется способностью технических средств, экипажа, службы подготовки и обеспечения полёта осуществлять перевозки без угрозы для жизни и здоровья людей. Существует предубеждение, что воздушный транспорт является особо опасным. При этом статистика доказывает, что на единицу продукции воздушный транспорт в несколько раз менее опасен, чем автомобильный. По мнению английской компании ʼʼЛлойдʼʼ (крупнейшая в мире страховая компания по транспорту), летать на самолёте в 25 раз безопаснее, чем ездить на автомобиле.

Предвзятое мнение об опасности авиации вызвано тем, что в самолёте одновременно находится большое количество людей, особенно с увеличением пассажировместимости современных самолётов, а зафиксированы лишь единичные случаи спасения людей при авиакатастрофах (эффект ʼʼотвращение к катастрофеʼʼ). Вероятность катастрофы для пассажира в среднем не превышает единицы на 500 тыс. полётов. Эту цифру подтверждает и статистика компании ʼʼБоингʼʼ.

Основными причинами аварий на воздушном транспорте считаются: аритмия сна и биоритмов у экипажа (до 50 % аварий), поскольку воздушный транспорт работает круглосуточно; неисправность техники (примерно 12% от суммы аварий); случайные (стохастические) причины: молнии, град, сильный дождь, низкая облачность, туман, сильный ветер (над Москвой, к примеру, скорость ветра может достигать 200 – 250 км/ч) и другие атмосферные явления, турбулентность воздушных потоков и пр.

Одной из причин авиакатастроф являются птицы. Οʜᴎ влияют на безопасность полётов самолётов, особенно в районе аэропортов во время взлёта-посадки. Создан специальный раздел орнитологии, рассматривающий возможность перемещения мест гнездовий птиц из окрестностей аэропортов без их физического уничтожения.

Устранению аварий способствует применение математических методов в организации управления движением самолётов. Всё воздушное пространство разделœено на зоны круглосуточного наблюдения диспетчеров. При этом для страховки действий человека и оказания ему помощи в анализе ситуаций, а также для принятия необходимых мер для безопасности полётов и взлёта-посадки создаются автоматизированные системы управления, в которые закладывают всœе характеристики самолётов и с помощью системы радаров получают технические данные полётов, которые передают непосредственно через систему на пульт управления самолётом. Сложность состоит в том, что в больших аэропортах за 1 ч может одновременно обслуживаться до 250 самолетов.

Существует ряд мер для обеспечения безопасности авиаперевозок, в т.ч. тщательная подготовка и проверка лётного состава.

Продолжаются работы по проектированию и строительству аппаратов легче воздуха (дирижаблей, воздушных шаров и др.) для перевозки пассажиров и грузов, в т.ч. тяжеловесных и крупногабаритных.

Трубопроводный транспорт. Основная проблема трубопроводного транспорта – повышение пропускной способности трубопроводов. Решается она путем увеличения диаметра труб, повышения рабочего давления в насосных станциях и строительства вторых нитей трубопровода. Так, при диаметре трубы 720 мм годовая провозная способность составляет 15 млн т, при 1020 мм (наиболее распространённый в нашей стране диаметр) – 45 млн т, при 1420 мм – 75 млн т. Диаметр 1020 мм считается наиболее совершенным, в связи с чем США переходят с традиционно принятого в их стране диаметра 400 мм на 1020 мм.

Повысить пропускную способность в 2 раза можно при диаметре труб 1600 мм и давлении 7,5 МПа; при диаметре 2000 мм можно достичь увеличения пропускной способности в 3 – 4 раза, но при этом вырастут затраты на изготовление и перевозку труб. Эксперимент по прокладке труб диаметром 2500 мм экономически себя не оправдал.

Газ в сжиженном состоянии повышает производительность в 3–4 раза, но из-за повышения его химической активности для строительства трубы требуются более дорогие легированные стали. Вместе с тем, природный газ, добавляемый из скважин, имеет , температуру около 40°С и требует охлаждения до температуры грунта (многие газопроводы находятся в районах многолетней мерзлоты). На 1 км газопровода диаметром 1420 мм требуется примерно 700 т труб.

Всё это обострило проблему создания прочных, дешёвых и тонкостенных труб.

Мощность насосных станций в настоящее время – 5,0 МПа. Осуществляется их переход на 7,5 МПа, но оптимальным считается – 10,0 МПа и выше. Это потребует изменения прочности трубы для повышения экологической безопасности её работы. Увеличение давления требует создания многослойных труб, что значительно дороже.

Наиболее остро стоит проблема защиты труб от внутренней и внешней коррозиии блуждающих токов. Страна ежегодно теряет до 15 млн т стали из-за коррозии. Изоляция внутренних поверхностей труб повышает их пропускную способность на 5 – 8 %, но увеличивает стоимость. В больших городах металлические трубы подвержены влиянию блуждающих токов. Применяемое битумно-бумажное покрытие труб эту проблему решает не полностью. Более успешно справляются с коррозией полимерные пленки с защитными обертками, эпоксидные и лакокрасочные плёнки, пенополиуретан и другие материалы, а также электрохимическая защита. Для труб большого диаметра успешно применяется защита в виде минœеральной ваты и оцинкованного стального листа. За рубежом широко применяют полиэтиленовые покрытия на предварительно нанесённый клеевой состав из бутилкаучука или покрытия на базе эпоксидных смол, обладающих высокой адгезионной прочностью и стойкостью к повышению температур, а также многослойные покрытия из полиэтиленовых и поливинилхлоридных лент, наклеиваемых на липкую грунтовку из бутилкаучука (в Японии используется самоклеющийся слой из бутилкаучукового компаунда).

Самое лучшее решение проблемы коррозии – эмалирование труб. Это – дорогостоящий, но надёжный способ, применяемый в городах при подземной прокладке труб.

Существует проблема защиты груза от турбулентности, уменьшающей скорость движения. Решение этой проблемы подсказала природа. В растительном мире существуют водоросли, которые разбивают потоки речной воды и устраняют тем самым возможность её застоя, отрицательно сказывающегося на жизнедеятельности всœех живых организмов реки. В трубопроводе прокладывают искусственные водоросли, устраняя таким образом турбулентность.

Большая проблема — ϶ᴛᴏ укладка труб в местах залегания нефти и газа, особенно в районах многолетней мерзлоты, пустынно-степных районах Заволжья, Сибири и Дальнего Востока. Металлические трубы нагреваются от трения при перекачке грузов. Мёрзлый грунт может протаивать, приводя к обрыву трубопровода. Вместе с тем, подземные укладки трубопроводов меняют тепловой режим почвы. При пониженных температурах воздуха обычные марки стали становятся хрупкими. В лавиноопасных районах крайне важно применять многослойные трубы, выдерживающие большие ударные нагрузки. Такие трубы позволяют, к тому же, повышать давление до 15,0 МПа.

Проблема замены металла при производстве труб актуальна по разным причинам: стоимость металлических труб довольно высока, коррозия металла приводит к небезопасной эксплуатации труб и т.д. Лучшим выходом считается производство труб из пластмассы. Опыт применения пластмассовых труб во многих странах мира показал их высокую рентабельность: 1 т пластмассовых труб заменяет 7,5 т стальных и 12 т чугунных труб. Отдельные пластиковые трубы при диаметре 70 мм выдерживают давление до 25 МПа, что позволяет в 1,5 раза увеличивать пропускную способность. При этом прочность и термостойкость пластиков еще недостаточны Для повышения безопасности крайне важно изменить способы спайки и сварки швов. Так, в настоящее время стали применять лазерную технику для этих видов работ.

Для улучшения экологической обстановки и уменьшения потерь груза при авариях необходим быстрый поиск неисправностей. Для этого разработан метод дистанционного обнаружения повреждений лазерным анализатором, установленным на подвижном составе авиационного транспорта.

Необходимо решить проблему расширения номенклатуры грузов, перевозимых данным видом транспорта. Сегодня находит распространение перекачка угля, обычно в виде суспензии, ᴛ.ᴇ. водно-угольной смеси. При этом не всœе сорта угля можно транспортировать таким способом. Массовые сыпучие грузы, к примеру зерно, известь и др.
Размещено на реф.рфчасто перекачиваются в потоке воздуха, т. е. по пневмопроводам, в основном, на промышленном производстве.

Вместе с тем, разрабатывается идея тран

Источник: referatwork.ru

1

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература
  • English

В настоящее время, один из стремительно развивающихся отраслей мировой экономики является автомобильный транспорт. Услугами данной отрасли пользуются все сферы экономики любой отдельно взятой страны.

Анализ показывает, что в 2018 году в мире произведено 95051545 автомобилей, за январь – март 2019 г. произведено 7535868 единиц автомобилей. По статистическим данным за одну секунду производятся 2.2 авто / с [1].

Производство и реализация автомобилей составляют существенную долю мировой экономики. По данным автомобильного журнала «Ward’s», общее количество автомобильной техники в мире составляет 1,2 миллиарда единиц [2]. Важно отметить, что это число включает только легковые автомобили, легкие, средние и тяжелые грузовые автомобили, за исключением внедорожных, лесных, специальных и тому подобных транспортных средств.

В первую десятку производителей автомобильной техники входят КНР, США, Япония, Германия, Индия, Южная Корея, Мексика, Испания, Бразилия и Франция. Количество произведенных данными странами автомобилей приведено в табл. 1 [3].

Таблица 1

Страны – лидеры по производству автомобилей

по итогам 2018 года

1

Китай

27 767 615 шт.

2

США

11 328 441 шт.

3

Япония

9 575 215 шт.

4

Германия

5 368 278 шт.

5

Индия

5 174 401 шт.

6

Южная Корея

4 028 129 шт.

7

Мексика

3 916 468 шт.

8

Испания

2 798 983 шт.

9

Бразилия

2 746 376 шт.

10

Франция

2 191 450 шт.

Основными рынками реализации легковой и коммерческой автомобильной техники являются: Китайская народная республика, где в 2018 году было реализовано 27 млн 732 тыс. машин и занимает первое место . Второе по величине мировым автомобильным рынком остается Америка с показателем 17 млн 292 тыс. машин, автомобильные рынки стран Западной Европы составляют 16 млн 153 тыс., страны Восточной Европы – 4 млн 243 тыс., страны Южной Америки – 3 млн 245 тыс., Японии – 5 млн 203 тыс. единиц, Канады – 2 млн 018 тыс. единиц, Кореи – 1 млн 177 тыс. единиц [4]. Здесь также следует отметить, что транспортные средства японских, германских и американских производителей пользуются большой популярностью среди потребителей всего мира. В табл. 2 приведен список самых востребованных по итогам 2018 года автомобилей.

В месте с тем, в настоящее время перед автомобильными компаниями стоят ряд задач, решение которых влияют на будущее мировую автопромышленную и связанных с данной сферой смежных отраслей.

Условно проблем связанных с автомобильным транспортом можно разделить на три составляющих. Схематическое изображение отмеченных проблем приведены на рис. 1.

К проблемам связанным с двигателями внутреннего сгорания относятся: токсичность выхлопных газов, дымность, уровень шума, отработанные моторные масла, использованные охлаждающие жидкости и кислоты, резино-технические материалы и т.п [5].

Таблица 2

Топ-10 самых продаваемых авто 2018 года

1

Toyota Corolla

1 181 445 шт.

2

Ford F-Series

1 080 757 шт.

3

Toyota RAV4

837 624 шт.

4

Honda Civic

823 169 шт.

5

Volkswagen Tiguan

791 275 шт.

6

Volkswagen Golf

789 519 шт.

7

Honda CR-V

747 646 шт.

8

Volkswagen Polo

725 463 шт.

9

Toyota Camry

661 383 шт.

10

Chevrolet Silverado

651 090 шт.

Проблема токсичности выхлопных газов и дымность являются следствием несовершенства конструкции двигателя внутреннего сгорания.

В настоящее время, основными критериями при производстве, сертификации автомобильного двигателя государственными органами и эксплуатации выступают Европейские нормы «ЕВРО». В табл. 3 приведены европейские стандарты выхлопных газов для легковых автомобилей.

usup-1.tif

Рис. 1. Проблемы автомобильного транспорта

Следует отметить, что данные ограничения выбросов в атмосферу токсичных газов ЕВРО-6 вступили в силу с 1 января 2014 года в Евросоюзе и распространяются на все современные тяжелые грузовые автомобили.

Таблица 3

Европейские стандарты выхлопных газов для легковых автомобилей, г/км [6]

Стандарт

СО

TНС

NMHC

NOx

HC+NOx

PM

P [г/km]

Дизельный двигатель

             

ЕВРО-5

0,50

0,180

0,230

0,005

6х1011

ЕВРО-6

0,50

0,080

0,170

0,005

6х1011

Бензиновый двигатель

             

ЕВРО-5

1,0

0,10

0,068

0,060

0,005*

ЕВРО-6

1,0

0,10

0,068

0,060

0,005*

6х1011

*До введения ЕВРО-5, легковые автомобили менее 2500 кг сертифицировались, как легкие коммерческие автомобили категории N1–I

** Применяется только к транспортным средствам с системами непосредственного впрыска

Условные обозначения: СО – углекислый газ, ТНС – углеводород, NMHC – летучие органические вещества, NOx – оксид азота, PM – взвешенные частицы.

По сравнению с ЕВРО-5 в новом стандарте ЕВРО-6 примерно на 67 % снижено предельно допустимое значение твердых частиц в выхлопных газах грузовых автомобилей, а предельно допустимое значение выбросов оксида азота на 80 %.

Кроме того, нужно отметить, что двигатели внутреннего сгорания не совсем эффективны в полном смысле слова. Они постоянно теряют тепло в системе охлаждения и еще больше через выпускную систему, поэтому бензиновые двигатели с искровым зажиганием никогда не используют более 38 % химической энергии, заключенной в топливе для полезной работы, заключающийся в движении автомобиля. Дизели немного лучше, имея максимальную эффективность около 42 %. Но некоторые двигатели имеют значительно худшие показатели, связанные с их внутренними «паразитными» потерями. Эти потери обусловлены всасыванием, трением, сопротивлением воздуха и могут быть очень значительными [7].

Для соответствия к предъявленным ЕВРО нормам, а также для компенсации недостатков, имеющиеся в конструкции двигателей, автопроизводители предпринимают меры по их совершенствованию. В частности, к таким мерам относится совершенствование газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.

Главная функция распределительного вала – управления клапанным механизмом. Форма или профиль кулачков распределительного вала является основным фактором, определяющим рабочие характеристики двигателя [8].

Эффективная организация газообменного процесса в двигателе определяется через коэффициент наполнения двигателя, что обеспечить своевременное поступление горючей смеси и повысит коэффициент наполнения цилиндров.

us1.wmf.

Значение коэффициента наполнения зависит от давления воздуха или горючей смеси в конце процесса всасывания. Чем выше данный коэффициент тем выше коэффициент наполнения. Высокий коэффициент наполнения приводит к полному сгоранию горючей смеси и снижению уровня отравляющих газов.

Увеличение количества отработанных – остаточных газов в цилиндре, оказывает вредное влияние к коэффициенту наполнения цилиндра свежим зарядом. В результате снижается значение коэффициента наполнения цилиндра, ухудщая не только экологические показатели, но и технические.

Одним из путей обеспечения требуемого уровня газообменного процесса является увеличение числа клапанов и распределительного вала. Ниже в рисунках указаны практикуемые системы расположения клапанов.

Некоторые производители, в частности Компания «Maserati» в своих автомобилях практикует шестиклапанный газораспределительный механизм, с двумя распределительными валами, рис. 3.

usup-2.tif

Рис. 2. Схема расположения клапанов в цилиндре

usup-3.tif

Рис. 3. Шестиклапанный газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания Компании «Maserati»

В целом, для соблюдения соответствия к ЕВРО нормам производителями используется инновационные технологии для ДВС и революционные решения в сфере нейтрализации отработавших газов. Со времени первого стандарта до момента введения ЕВРО-5 и -6 удалось добиться многократного снижения выброса вредных веществ, в том числе окиси углерода CO (угарного газа) – от 2,72 до 9,3 раза, оксидов азота (NOx) от 2,4 до 7,9 раза, взвешенных частиц – от 20 до 50 раз.

ЕВРО-6 направлен против вредоносного влияния на здоровье людей и окружающую среду дизельных двигателей, прежде всего против высокого уровня содержания оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу при их работе.

Совершенствования газораспределительного механизма путем увеличения числа клапанов и распределительного вала имеют ряд преимущества и недостатков.

Увеличение числа клапанов благотворно влияет на процессы впуска свежего заряда, выпуска отработанных газов и увеличивает коэффициент наполнения цилиндра. Однако, увеличивает структурных элементов, способствует повышению общего веса двигателя, усложнению привода газораспределительного механизма, увеличению времени на техническое обслуживание и ремонта данного механизма, а также увеличивает цены силовой установки.


Библиографическая ссылка

Юсупов Б., Нарзуллаев К. ЗНАЧИМОСТЬ И ПРОБЛЕМЫ АВТОТРАНСПОРТА // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 3-2. – С. 110-114;
URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=1968 (дата обращения: 03.07.2020).


Источник: science-pedagogy.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.