Спецавтомобили: управляемость и устойчивость.

Спецавтомобили: управляемость и устойчивость.

Спецавтомобили: управляемость и устойчивость

Спецавтомобили: управляемость и устойчивость

В данной статье авторы обобщают результаты сертификационных испытаний бронеавтомобилей по каждому из нормированных свойств, проведенных в течение пяти лет в специализированных испытательных лабораториях Центрального автополигона, обращая особое внимание на рекомендации специалистам, участвующим непосредственно в производстве спецавтотранспорта и его эксплуатации. Здесь же приведена исчерпывающая информации о технологии и объемах проведения сертификационных испытаний

Россия, вступая в Мировое Сообщество (Всемирную торговую организацию), подписала Соглашение о тарифах и торговле со следующими обязательными условиями:

— должен быть обеспечен высокой уровень безопасности продукции;

— свободное движение товара через таможенные барьеры;

— минимальные временные и финансовые затраты на любом контроле при оформлении соответствующих документов;

— взаимное признание результатов соответствия (оценки) по показателям безопасности;

— ответственность изготовителя за соответствие документации требованиям, направленным на обеспечение безопасности жизни, здоровья потребителей, предотвращение причинения вреда их имуществу, окружающей среде и другим показателям, принятым в действующей Системе сертификации, в том числе и спецавтотранспорта для перевозки денег и ценных грузов; ее основные принципы можно сформировать следующим образом:

• добровольность участников в работе по данной Системе; бездискриминационный доступ; объективность оценок; достоверность и воспроизводимость результатов оценок; конфиденциальность результатов работы по оценке; широкая информативность; высокая квалификация привлекаемых специалистов; быстрота и оперативность проведения необходимых процедур испытаний для проверок; создание и использование банка данных для объективной оценки результатов испытаний;

• создание необходимой нормативно-технической базы для целей сертификации, как обязательной (по минимальному утвержденному перечню), так и добровольной по инициативе изготовителей, а также для независимой объективной оценки потребительских свойств продукции на ее соответствие национальным и международным стандартам, в том числе и по показателям надежности;

• создание научного потенциала, позволяющего квалифицированно разрабатывать при необходимости мероприятия по доведению конструкции до соответствия необходимым требованиям и производить оценку технического уровня исследуемого объекта;

• технико-экономические аспекты при постановке разрабатываемого изделия на производство.

Всем этим требованиям и должна отвечать утвержденная и введенная в действие соответствующим постановлением Госстандарта России от 9 октября 1996 г. № 20 измененная редакция «Системы сертификации механических транспортных средств и прицепов». Специальные транспортные средства для перевозки денежной выручки и ценных грузов (бронеавтомобили) также были включены в перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации.

Хотя надо отметить, что указанные выше достаточно конструктивно сложные транспортные средства и раньше проходили разного уровня испытания (предварительные, заводские, приемочные) с подключением специалистов различных ведомств в рамках ГОСТ 15.0001-88 «Система разработки и постановки продукции на производство. Продукции производственно-технического назначения».

Итак, для нормального функционирования Системы сертификации спецавтотранспорта необходимо было утвердить Орган по сертификации (или, точнее, пройти сложную процедуру аккредитации), что и было сделано в 1996 г.: НИЦ ГАИ МВД России был аккредитован Госстандартом России в качестве Органа по сертификации «Безопасность дорожного движения». А одной из ведущих Технических служб (Испытательный центр) в этой области был определен Центральный автополигон, действующий в Системе Международной сертификации с 1985 г., под регистрационным номеров В 22 (Женевское Соглашение 1958 г. по сертификации автомототехники). Его специалисты внесли значительный научный вклад и свой практический опыт в разработку ОСТ 37.001.519-96 «Транспортные средства для перевозки денежной выручки и ценных грузов. Технические требования. Методы испытаний», введенного в действие с 1 сентября 1996 г.

Стандарт предназначен для разработчиков конструкций бронеавтомобилей и устанавливает основную группу требований (активная и пассивная безопасность, обзорность, экологическая безопасность и специальные требования к бронированной технике) со сроком их введения от одного до трех лет. Этот нормативный документ может быть использован и потребителями (заказчиками) данной техники, так как в нем содержится ряд перспективных требований.

Необходимо также отметить, что созданная отечественная Система сертификации бронетехники, базирующаяся на уже сертифицированной группе свойств шасси базового автомобиля, является более передовой и перспективной. Таких ключевых разработок до настоящего времени нет и в США, Канаде и странах Западной Европы, чьи изделия для перевозки ценных грузов «бороздят» просторы России. Аналогичный стандарт в 1996 г. появился лишь в Белоруссии, в основу которого были положены разработки Российского стандарта.

Кстати, учитывая сложные климатические и дорожные условия, организацию движения транспортного потока и пешеходов, в бронеавтомобилях всех категорий в данной Системе сертификации применимы следующие Российские национальные требования: внутренний шум, содержание вредных веществ в воздухе салона (кабины); управляемость и устойчивость; вентиляция и отопление; обзорность (при максимальной гармонизации с Директивными ЕЭС), которые должны способствовать обеспечению требуемого уровня безопасности дорожного движения с учетом специфики эксплуатации в России.

Испытания тормозных систем бронеавтомобиля

Основные недостатки тормозных систем, выявляемые при испытаниях. Тормозные свойства являются одним из важнейших аспектов активной безопасности автомобилей. Поэтому испытания тормозных систем наиболее трудоемки и требуют постоянного развития нормативно-технической документации, а также большого количества дорожных сооружений, стендового оборудования и приборов. И у разработчиков бронеавтомобилей возникает вопрос, а стоит ли этой процедурой заниматься, если в конструкции шасси с их стороны не вносились какие-либо значимые изменения.

Специфика конструкций бронеавтомобилей, выполненных на базе серийных шасси, как правило, состоит в изменении показателей масс, развесовки по осям и условий охлаждения тормозных механизмов.

Анализ характеристик показателей масс бронеавтомобилей в сравнении с серийной техникой показал, что значительная часть таких конструкций превышает показатели масс для серийной техники в следующих пределах: 50% прошедших испытания бронеавтомобилей имеют до 10% случаев превышения массы шасси; 35% — до 20% случаев превышения массы шасси; а 15% таких транспортных средств имеют превышения собственной массы в 25% и более случаев.

Анализ тормозной динамики бронеавтомобилей говорит о том, что все выше перечисленное приводит к снижению эффективности торможения за счет перегруза и устойчивости при торможении, поскольку нарушается симметричная развесовка как по осям, так и по бортам бронеавтомобиля. Особенно это касается тех спецавтомобилей, тормозные механизмы основного шасси которых не имеют достаточного конструктивного мощностного запаса. Опыт показывает, что это — устаревшие конструкции шасси по своему техническому уровню и соответственно более дешевые на автомобильном рынке.

Пути совершенствования тормозных свойств бронеавтомобилей.

Улучшение тормозных свойств спецавтомобилей при этих условиях можно достигнуть только за счет оптимизации характеристик реализуемого сцепления с дорогой, также установочных параметров регулятора тормозных сил, что под силу только высококвалифицированным специалистам при соответствующей инструментальной оснащенности на специальных дорожных сооружениях.

Во многих случаях по требованиям заказчика бронеавтомобилей приходится по компоновочным мероприятиям закрывать нижнюю часть шасси бронелистами, снижая тем самым доступ встречного потока воздуха, идущего на охлаждение тормозных механизмов. Особенно при этом необходимо обращать внимание на специальные транспортные средства, имеющие гидравлический привод тормозной системы. Как известно, основной недостаток такого привода, в качестве рабочего тела которого используется тормозная жидкость, это его пониженная параметрическая надежность, зависящая от следующих основных факторов: перевозимой массы, ее распределения, интенсивности езды, ухудшения протекания процесса охлаждения тормозных механизмов, изменения физико-химических свойств применяемых тормозных жидкостей, ее гигроскопичности и некоторых других показателей.

Решить все вышеуказанные вопросы и многие другие можно, используя для этих целей современную нормативную базу, соответствующие ей инструментальное оснащение и дорожные сооружения.

Характериcтика ГОСТ 22895-77 и Правил №3 ЕЭК ООН

Какие же лучше применять нормативные аспекты по оценке тормозных свойств? В действующей практике рекомендуется к применению два документа: ГОСТ 22895-77 и Правила №13 ЕЭК ООН.

Остановимся на них более подробно и дадим соответствующую оценку. В настоящее время ГОСТ 22895-77 существенно отстает по техническому уровню от международных требований и прежде всего по таким важным направлениям как:

— требования к компенсации износа тормозных накладок;

— требования к защитным свойствам привода;

— требования обязательного применения безасбестовых тормозных накладок;

— требования обязательного применения АБС.

Поэтому для целей сертификации бронеавтомобилей рекомендуется применение Правил ЕЭК ООН № 13. В октябре 1996 г. вступил в силу Пересмотр 3 Правил ЕЭК ООН № 13, в котором были учтены все действующие ранее поправки (с 04 по 08) и приняты новые переходные положения, касающиеся сроков внедрения в конструкцию тормозных систем АБС и др. Этот документ наиболее полно отвечает требованиям создания современных тормозных систем и ориентирует на перспективу. В то же время изготовителям бронеавтомобилей необходимо учитывать, что с 2000 г. тормозные системы с пневматическим тормозным приводом должны соответствовать требованиям Правил № 51.02 «Шум, производимый сжатым воздухом». Шум, производимый при выпуске воздуха из систем тормозов, регистрируется в ходе включения рабочего и стояночного тормозов.

Центральный автополигон, постоянно развивая и совершенствуя технологию испытаний, в том числе и бронеавтомобилей, является единственным в России испытательным центром, располагающим лабораторной базой и комплексом дорожных сооружений, которые позволяют проводить оценку тормозных свойств любых транспортных средств в полном объеме. Определение эффективности рабочей и запасной тормозных систем производится на динамометрической дороге с асфальтобетонным покрытием. Для определения эффективности стояночной тормозной системы используются уклоны 12, 16, 18%, а для определения эффективности моторных тормозов-замедлителей — уклоны малой крутизны 4, 6, 8, 10%. В соответствии с требованиями нормативных документов ОСТ 37.001.519-96 и Правил ЕЭК ООН № 13.08 бронеавтомобили категорий N2 и N3, изготовленные после 01.06.98 г. должны быть оборудованы тормозной системой с АБС.

В 1997 г. введен в действие единственный в России комплекс дорог для испытаний АБС, представляющий собой набор участков с различным коэффициентом сцепления (шероховатый цементобетон, базальтовая плитка, заглаженный цементобетон, асфальтобетон).

Применение этих дорожных покрытий в сочетании с водополивом позволяет получать высокостабильные значения коэффициентов сцепления от 0,15 до 0,8, что дает возможность испытывать АБС в полном соответствии с Правилами ЕЭК ООН № 13. Для определения коэффициента сцепления дорожного покрытия НИЦИАМТ разработал и изготовил шинный тестер, применение которого позволяет определить значения коэффициентов сцепления дорожных покрытий в зависимости от скольжения колеса (s) — диаграммы в соответствии с требованиями Правил ЕЭК ООН № 13.07.

В 1998 г. планируется ввести в действие систему стационарного водополива этих участков с форсунками напольного типа. Для испытаний бронеавтомобилей, оборудованных системами ASR (противобуксовочные системы), разработан проект и начато строительство разгонных участков на уклонах малой крутизны. Будет построено 3 участка размером 3 х 15м, вымощенных базальтовой плиткой. Для измерения и регистрации результатов лабораторно-дорожных испытаний применяются современные, высокопроизводительные приборы таких фирм, как Wabko, Hofman, Peiseler, Siemens, Motometer, Term, Datron-Messtechnik и др.

Создание высокоэффективной технологии испытаний, в том числе и сертификационной, потребовало от коллектива Центрального автополигона значительных финансовых затрат, что логично увязывается с действующей процедурой цен на такие услуги, которые, как правило, на 15 — 20°о ниже тех, что действуют на аналогичных технических центрах Западной Европы. Но это окупается, поскольку уникальное сочетание современной лабораторной базы дорожных сооружений и испытательных дорог, высокая квалификация специалистов позволяют проводить быстро и качественно не только сертификационные испытания, но и доводку тормозной системы бронеавтомобилей на практике, что очень важно при конкуренции на рынке бронеавтомобилей.

Управляемость и устойчивость

Управляемость и устойчивость являются важнейшими свойствами автотранспортных средств, в том числе и для бронеавтомобилей, характеризующими возможность предотвращения аварийных ситуаций.

Анализ результатов испытаний показывает, что установка бронирования на базовые шасси в зависимости от компоновочных решений в различной степени влияет и на показатели управляемости, устойчивости и практически во всех случаях приводит к их снижению относительно базовых автомобилей.

Статистическая обработка результатов стендовых испытаний позволяет сделать вывод, что высота центра масс бронеавтомобилей категории М1 и N2 на 3—12°о выше, чем у базовых автомобилей. Для категорий N2 и N3 указанный показатель на 5—17 выше, что снижает устойчивость бронеавтомобилей против опрокидывания.

Следует отметить, что бронированные автомобили на зарубежных шасси моделей Ford, Chevrolet, Mercedes Benz и др. в меньшей степени (до 8%) проявили снижение запаса поперечной устойчивости, чем на отечественных.

Основными проблемами с точки зрения управляемости бронеавтомобилей являются увеличение моментов инерции вокруг вертикальной оси и увеличенные нагрузки на переднюю ось (а иногда для категорий М1, NI и перегрузки).

Проявление этих факторов приводит к увеличению усилий на рулевом колесе, к снижению показателей устойчивости и управляемости, что в ряде случаев вызывает необходимость доработки конструкций бронеавтомобилей (установка стабилизаторов поперечной устойчивости, увеличение жесткостей подвесок, применение других моделей шин, оптимизация давления в них, установка гидроусилителей рулевых управлений).

Были подготовлены также рекомендации по ограничению полной массы отдельных моделей бронеавтомобилей, что позволило не снижать их максимально допустимую скорость движения по дорогам различных категорий.

Специфика управления бронеавтомобилями, связанная с особенностями их конструкции, предъявляет к водителю повышенные требования по прогнозированию изменения сложности дорожных ситуаций, выбору безопасной скорости, дистанции и траектории движения в штатных и критических режимах.

Все эти критерии заложены в соответствующей нормативной базе по данному показателю при статических и динамических испытаниях.

Методика испытаний и оценки предусматривает определение показателей поперечной статической устойчивости АТС против опрокидывания, включая угол поперечной устойчивости, при котором происходит отрыв колес одной стороны от опорной поверхности, и угол крена подрессоренных масс.

При дорожных испытаниях моделируются типичные ситуации по объезду препятствия, неожиданно возникающего на полосе движения (испытания «переставка Sn=20 м», и превышению допустимой скорости при входе в поворот малого радиуса (испытания «поворот Rn=35 м»).

Предусматриваются также испытания в штатных режимах на дорогах различного профиля, включая горную дорогу, подъемы различной крутизны, специальные дороги и имитацию городского цикла движения.

Сопоставление результатов испытаний с нормативными величинами оценочных показателей в случае их соответствия обеспечивает требуемый уровень безопасности движения.

При несоответствии требованиям нормативных документов устойчивость и управляемость объекта испытаний может быть оценена неудовлетворительно либо его максимально допустимая скорость при движении по дорогам общего пользования должна быть ограничена, что не применимо к транспортным средствам, перевозящим ценные грузы.

Опрокидывающая платформа стенда и объект испытаний оборудуются датчиками углвных и линейных перемещений для регистрации угла наклона платформы и угла крена подрессорных масс автомобиля при отрыве колес одной его стороны от опорной поверхности.

На горизонтальных площадках оценивается величина усилий на рулевом колесе неподвижного спецавтомобиля и при движении, включая случай отказа усилителя при входе в поворот.

При испытаниях в критических режимах движения на размеченных траекториях при выполнении маневров смены полосы движения «переставка» и «поворот» определяются предельные скорости выполнения маневров, значения которых нормируются для АТС различных категорий.

В эксплуатационных режимах движения управляемость и устойчивость оцениваются экспертами-испытателями балльным способом выражения показателей в соответствии с ГОСТ 15467-79. Важным элементом повышения активной безопасности является специальная подготовка водителей для приобретения и совершенствования навыков управления бронеавтомобилями в сложных условиях.

Центральный автополигон располагает специалистами и набором дорог для занятий по повышению водительского мастерства, в том числе в экстремальных условиях движения. Имеющиеся программы подготовки предусматривают возможность проведения практических теоретических занятий.