Дослідження прохідності автомобіля з аеродинамічним компенсатором
Автор: Смерека Назарій Степанович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Колісні та гусеничні транспортні засоби
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Смерека Н. С., Зінько Р.В., д.т.н., проф. (керівник). Дослідження прохідності автомобіля з аеродинамічним компенсатором. Магістерська кваліфікаційна ро-бота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів 2023. Розширена анотація Проблема підвищення прохідності автомобілів в умовах бездоріжжя за-лишається актуальною. Одним з способі покращення прохідності автомобіля є зменшення навантаження на опорну поверхню і забезпечення неруйнування опорного шару в місці дотику з рушієм. Для цього пропонується використовувати повітряну подушку. Транспортні засоби на повітряній подушці (ТЗПП) - це транспортні засоби, що рухаються за рахунок тяги створюваної повітряними гвинтами і оснащені системою створення зони підвищеного тиску під корпусом (повітряної подушки) для здійснення підйому над поверхнею або розвантаження рушія. Повітряна подушка зменшує опір руху або тиск апарату на грунт і як наслідок, підвищує його швидкість, прохідність, вантажопідйомність. Подача повітря в повітряну подушку може здійснюватися за допомогою відбору потоку від основних маршових гвинтів (поєднаний тип) або за допомогою додаткових "нагнітальних" вентиляторів (роздільний тип нагнітаючої установки) аеродинамічних компенсаторів. ТЗПП рухаються зі швидкістю до 60 вузлів (100 км/год) і долають 5%-й ухил чи перешкоду висотою до третини висоти гнучкого фартуха (скега). При заданих масі і швидкості ТЗПП потребує потужності у 3-4 рази більшої, ніж автомобіль чи звичайне судно. Однак для руху ТЗПП потребує в 2-4 рази меншої потужності, ніж для польоту літального апарату. Основними проблемами ТЗПП є: зменшення потужності, що витрачається на підняття і підтримання його у завислому стані; оптимізація співвідношення між висотою підняття і розмірами автомобіля; удосконалення керування при русі. Над вирішенням цих проблем працюють групи фахівців в США, Китаї, РФ та Південної Кореї як в рамках цивільних так і військових проектів. Але головне, це створити автомобіль з економічно ефективним життєвим циклом особливо в перебігу експлуатації, тобто зробити машину для щоденного використання в широкому діапазоні застосування. На цей час світові лідери автомобільної промисловості Volkswagen та Audi розробили свої концепти легкових автомобілів на повітряній подушці: Volkswagen Aqua та Audi Shark. Крім того, Міністерством оборони США з 2006 року розпочата розробка броньованого командного автомобіля на повітряній подушці, яким до 2025 року планують замінити автомобілі HAMMER. Об’єкт дослідження: процес проектування автомобіля з аеродинамічним компенсатором. Предмет дослідження: конструкція автомобіля з аеродинамічним компенсатором. Мета дослідження: вивчення впливу параметрів та характеристик авто-мобіля з аеродинамічним компенсатором на його експлуатаційні властивості. В першому розділі розглянуто транспортні засоби на повітряній подушці як прототип для автомобіля з аерокомпенсатором. Для таких засобів проаналізовано схеми підйому, визначення характеристик нагнітальної установки, їх особливості, конструктивні схеми і способи передачі потужності. Розглянуто гнучкі обгороджування повітряної подушки та матеріали їх виготовлення. На основі огляду встановлено, що прохідність автомобілів в умовах без-доріжжя можна покращити, зменшивши вертикальне навантаження на опорну поверхню. Реалізувати це можна поєднавши колісний рушій і аерокомпенсатор (по-вітряний вентилятор направленої дії). В другому розділі проведено аналіз прохідності автомобіля з аерокомпенсатором з врахуванням його профільних властивостей прохідності: кліренс, база, радіуси і кути прохідності. Також проаналізована його прохідність з урахуванням несучої здатності грунтів: м’яких і зв’язкових. Показана можливість підвищення такої прохідності за рахунок використання аерокомпенсатора. В третьому розділі проведено розрахунок потрібної максимальної потужності двигуна, розрахунок та вибір передатних чисел механічної трансмісії. Визначено координати зведеного центру мас шасі. Для аерокомпенсатора виконано розрахунок відцентрового вентилятора високого тиску і його приводу. Розраховано та прийнято максимальне і мінімальне передатні числа трансмісій, які відповідають заданим умовам руху. Мінімальне передатне число забезпечує максимальну швидкість руху, а максимальне не перевищує значення розрахованих за умовою зчеплення коліс із дорогою. Визначено та прийнято передатні числа коробки передач та роздавальної коробки. В четвертому розділі роботи здійснено економічну оцінку отриманого проектного рішення. Спочатку було проведено технічно-економічну характеристику бази наукових досліджень. Згодом проведено планування виконання магістерської роботи та розрахунок витрат на її виконання. Далі виконано розрахунки експлуатаційних витрат для отриманого проектного рішення та визначено ціни споживання проектного рішення. Термін розробки та впровадження проектного рішення триватиме 30 днів по 8 годин або 240 годин в цілому, а витрати на його розробку і впровадження складатимуть 34540 грн. Отримані в магістерській роботі конструкторські рішення та відповідні досліджень вказують на їх та доцільність практичного використання. Проведені економічні розрахунки – свідчать про економічну ефективність їх виконання та подальшого застосування.