Содержание
Активные рули и подруливающее устройство
Существенным недостатком рулей является резкое снижение их эффективности при уменьшении скорости судна. Это нередко приводит к потере маневренности на малых ходах. В свою очередь значение маневренности возрастает при плохой видимости, движении в узкостях, каналах, в акватории потока и во всех случаях, когда скорость судна существенно снижается. В таких условиях одним из эффективных средств управления судами являются активные рули.
Активные рули широко применяют в отечественном и зарубежном судостроении. Судно, оборудованное активным рулем, обладает лучшей поворотливостью, что особенно необходимо при движении по каналам, в узкостях, а также при швартовке к причалу и отходе от него. Установка активных рулей не исключает применения обычных рулей. На судне, имеющем оба типа рулей, обычным рулем удерживают судно на курсе, а активный руль используют при маневрировании.
По типу привода активные рули подразделяют на две группы: I — с приводом, расположенным в румпельном помещении; II — с приводом, расположенным в пере руля.
В первом случае через пустотелый баллер проходит вал, во втором случае — кабель питания электродвигателя. Элементы активного руля (насадка, винт и др.) монтируют на пере обычного руля.
На рис. 14 показано рулевое устройство с активным рулем рыбопромыслового морского судна отечественной постройки. В таком устройстве активный руль состоит из насадки, закрепленной на пере руля, гребного винта, работающего в насадке, привода к гребному винту, выполненного в виде вертикального вала. Вал пропущен через полость баллера и получает вращение от вертикально расположенного электродвигателя, соединенного с валом с помощью фланцевой муфты. Баллер руля в этом случае получает вращение от электрической секторной рулевой машины.
Рис. 14. Рулевое устройство рыбопромыслового судна с активным рулем.
1 — нижний штырь; 2 — перо руля; 3 — насадка; 4 — привод к винту; 5 — баллер; 5 —электропривод гребного винта, расположенного в насадке; 7—электрическая секторная рулевая машина; 8, 10 — монтажные рымы; 9 — нижний опорно-упорный роликовый подшипник; 11 — винт в насадке.
Если к судну предъявляется требование обеспечить, кроме прочего, хорошую управляемость на заднем ходу, то наилучшим средством активного управления судами является рулевой комплекс, включающий поворотные направляющие насадки с раздельным их управлением.
Подруливающим устройством называется судовое устройство, предназначенное для улучшения управляемости судна при застопоренных главных двигателях или малых скоростях движения. Необходимость применения подруливающего устройства на том или ином судне решается с учетом назначения, характера эксплуатации и конструктивных особенностей судна.
Подруливающее устройство используют для повышения маневренности пассажирских и некоторых грузовых судов.
Большинство существующих конструкций подруливающих устройств создают силу, направленную перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Наиболее распространены подруливающие устройства с винтовыми движительными комплексами. В этом случае винтовые движители располагают в туннелях перпендикулярно диаметральной плоскости в носовой части судна.
Система активного рулевого управления, Active Front Steering, AFS – назначение, устройство, принцип работы
Система активного рулевого управления (Active Front Steering, AFS) предназначена для изменения передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости движения, а также корректирования угла поворота передних колес при прохождении поворотов и торможении на скользком покрытии.
Система AFS является совместной разработкой фирм Bosch и ZF. В настоящее время система устанавливается на большинство моделей автомобилей BMW в качестве опции и является фирменным атрибутом данной марки. Конкурентными преимуществами данной системы являются повышение комфорта и безопасности при эксплуатации автомобиля.
Система активного рулевого управления в своей работе взаимодействует с другими системами, в т.ч. с гидроусилителем руля Servotronic, системой динамической стабилизации DSC.
Конструкция системы AFS объединяет планетарный редуктор и систему управления.
Планетарный редуктор служит для изменения скорости вращения рулевого вала. Он устанавливается на рулевом валу. Планетарный редуктор включает солнечную шестерню, блок сателлитов и коронную (эпициклическую) шестерню. На входе рулевой вал соединен с солнечной шестерней, на выходе – с блоком сателлитов.
Эпициклическая шестерня имеет возможность вращения. При неподвижной шестерне передаточное число планетарного редуктора равно единице и рулевой вал передает вращение напрямую. Вращение эпициклической шестерни в одну или другую сторону позволяет увеличить или уменьшить передаточное число планетарной передачи, чем достигается изменение передаточного отношения рулевого механизма. Вращение шестерни обеспечивает электродвигатель, соединенный с ее внешней стороной посредством червячной передачи.
Для реализации функций системы активного рулевого управления создана система управления. Электронная система управления включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства.
Входные датчики предназначены для измерения параметров работы системы и преобразования их в электрические сигналы. Система AFS в своей работе использует датчики положения электродвигателя, суммарного угла поворота, угла поворота рулевого колеса, датчики системы динамической стабилизации (скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси и вертикального ускорения). Датчик суммарного угла поворота рулевого механизма может не устанавливаться, в этом случае угол рассчитывается виртуально на основании сигналов других датчиков.
Электронный блок управления принимает сигналы от датчиков, обрабатывает их и в соответствии с заложенным алгоритмом формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства.
Электронный блок управления имеет соединение и осуществляет взаимодействие с другими системами автомобиля: Servotronic, динамической стабилизации DSC, управления двигателем, доступа в автомобиль.
В роли исполнительного механизма системы AFS выступает электродвигатель.
Он обеспечивает вращение эпициклической шестерни планетарного редуктора. Электродвигатель оборудован аварийным электромагнитным фиксатором, блокирующим червячную передачу. В исходном положении передача заблокирована. При подаче тока на электродвигатель, срабатывает электромагнит, и фиксатор, преодолевая усилие пружины, освобождает ротор электродвигателя. При возникновении неисправности в системе AFS, прекращается подача тока на электродвигатель, фиксатор блокирует червячную передачу.
Возникновение неисправностей в системе сопровождается срабатыванием сигнальной лампы на панели приборов. При этом на информационном дисплее появляется сообщение системы самодиагностики.
Принцип работы системы
Система активного рулевого управления активируется при запуске двигателя. Работа системы заключается в изменении передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости и условий движения.
При совершении маневров на низкой скорости в соответствии с сигналом датчика угла поворота рулевого колеса включается электродвигатель.
Электродвигатель через червячную пару передает вращение на эпициклическую шестерню планетарного редуктора. Вращение шестерни в определенном направлении с максимальной скоростью обеспечивает наименьшее передаточное отношение рулевого механизма, которое достигает значения 1:10. При этом руль становиться острым, уменьшается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, чем достигается высокий комфорт в управлении.
С ростом скорости движения выполнение поворотов сопровождается уменьшением частоты вращения электродвигателя, соответственно увеличивается передаточное отношение рулевого механизма. На скорости 180-200 км/ч передаточное отношение достигает оптимального значения 1:18. Электродвигатель при этом перестает вращаться, а усилие от рулевого колеса передается на рулевой механизм напрямую.
С дальнейшим ростом скорости электродвигатель снова включается, при этом вращение производится в противоположную сторону. Передаточное отношение рулевого механизма может достигать величины 1:20.
При данном передаточном отношении рулевое управление обладает наименьшей остротой, увеличивается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, тем самым обеспечивается безопасность маневрирования на высоких скоростях.
Если при прохождении поворота фиксируется избыточная поворачиваемость автомобиля (потеря сцепления задних колес с дорогой) система AFS на основании сигналов датчиков системы DSC самостоятельно корректирует угол поворота передних колес. В результате чего сохраняется курсовая устойчивость автомобиля. В случае, когда система активного рулевого управления не может полностью обеспечить устойчивость автомобиля, подключается система динамической стабилизации.
Аналогичным образом система активного рулевого управления стабилизирует движение автомобиля при торможении на скользком покрытии, чем достигается повышение эффективности антиблокировочной системы тормозов ABS и сокращение тормозного пути.
Система активного рулевого управления постоянно включена и не имеет возможности отключения.
Активное переднее рулевое управление | Automotive IQ
Базовая система
Активное переднее рулевое управление (AFS) — это технология, предназначенная для поворота передних колес на определенное число градусов в зависимости от скорости автомобиля. Первоначально он был разработан Bavarian Motor Works (BMW) в 2003 году, и используемый метод ZF Lenksysteme почти такой же, как и в AFS других автомобилей. Чем медленнее скорость, тем на большее число градусов поворачиваются колеса на градус поворота рулевого колеса; требуется больший поворот переднего колеса, чем на более высоких скоростях. Это предотвращает избыточную и недостаточную поворачиваемость, например, при парковке или вождении на высокой скорости по шоссе, когда в первом случае приходится больше поворачивать колеса, а во втором нет. Одним из ярких примеров является блокировка рулевого колеса после парковки. Это должно занять не более половины оборота. В обычных автомобилях для блокировки может потребоваться более двух оборотов рулевого колеса, в отличие от AFS, где требуется менее двух оборотов.
Датчики, расположенные в рулевой колонке и обнаруживающие угол поворота руля распознать, куда хочет ехать водитель, и активировать AFS . Если электроника отключается, планетарная передача в дифференциале, управляемом AFS, блокируется, и управление с фиксированным передаточным числом вступает в силу. В случае проблемы с планетарной передачей вступает в действие обычное рулевое управление, так как от рулевой рейки идет второй вал, идущий от узла планетарной передачи.
Типичный AFS выглядит следующим образом:
с подробной конфигурацией:
1. Главная передача
2 . Клапан сервотроника
3. Привод AFS, включая синхронный двигатель
4. Система редуктора верхнего положения
5. Электронная система управления AFS с электронным блоком управления AFS (ECU)
6.
Датчик угла поворота двигателя
7. Блок электромагнитной блокировки
8. Датчик угла поворота шестерни
9. Насос рулевого управления
10. Масляный резервуар с фильтром
11. Шланги
90 004 Другое: Соответствующие электрические соединения ЭБУ и необходимые программные модули
Типовые блоки электродвигателей и электромагнитных замков: привод AFS:
Функции активного переднего рулевого управления и динамики трансмиссии
Для регулировки рулевого управления существует два метода: подход ZF Lenksysteme и метод Аккермана. В системе ZF Lenksysteme переменное передаточное отношение рулевого управления (VSR) представляет собой соотношение между углом поворота рулевого колеса и средним углом опорного колеса, которое изменяется в зависимости от условий движения в зависимости от таких факторов, как скорость. VSR также зависит от углов шестерни или смещения рейки, которое меньше на более высоких скоростях, чем на более низких.
Это означает большую точность при меньших углах поворота рулевого колеса и меньшее усилие на рулевом колесе при больших углах поворота [4]. Эта система имеет функция опережения рулевого управления (SLF) , которая адаптирует реакцию рулевого управления к сигналам о ситуации с транспортным средством, таким как угловая скорость колеса, которая определяет желаемую SLF . Вся система имеет систему обратной связи, где действия водителя помогают управлять движением привода AFS, а ответ системы возвращается водителю.
Метод Аккермана регулирует угол поворота путем вычисления разницы между эталонной скоростью рыскания (движение вокруг вертикальной оси автомобиля) и фактической скоростью рыскания. Способность управлять автомобилем зависит от массы транспортного средства, дорожных условий и скорости, среди прочих факторов, поэтому лучший контроль достигается за счет контроля скорости рыскания [5].
В большинстве систем используется ZF Lenksysteme .
Хотите узнать больше о технологии рулевого управления?
Получите бесплатные технические документы, подкасты и статьи здесь.
Ссылки (Тема указана по URL-адресу – по состоянию на 9 июля 2011 г.)
[1] Вилли Клиер, Герд Райманн и Вольфганг Рейнельт, Концепция и функциональность системы активного переднего рулевого управления, ZF Lenksysteme GmbH, Швебиш-Гмюнд, Германия, № 2004-21-0073, 2003 SAE International (2003), стр. 1-3
[2] Там же.
[3] Там же.
[4] Там же, с. 3
[5] http://resources.metapress.com/pdf-preview.axd?code=22113q1143813182&size=largest
Оценить:
Нравится:
Нравится Загрузка…
UD Trucks представляет УД Активное рулевое управление снижает утомляемость водителя и делает дороги более безопасными
～ Непревзойденное рулевое управление ～
дежурные флагманские модели Quon в Японии.
Система активного рулевого управления UD оснащена электродвигателем, установленным над гидравлическим рулевым механизмом, который при необходимости обеспечивает дополнительный крутящий момент.
Электронный блок управления (ЭБУ), установленный на электродвигателе, получает данные 2000 раз в секунду от датчиков по всему грузовику, отслеживая условия вождения и действия водителя. Эта система управления добавляет соответствующий крутящий момент к весу рулевого колеса, обеспечивая точное и стабильное рулевое управление независимо от скорости, груза и дорожных условий. Легкость и точность рулевого управления помогают снизить утомляемость водителя и сделать дороги более безопасными.
Пять преимуществ активного рулевого управления UD
1. Манёвренность на малых скоростях легкое прикосновение.
2. Устойчивость на высоких скоростях
При движении на высоких скоростях вес рулевого колеса регулируется для обеспечения превосходной устойчивости.
3. Амортизация для неровной дороги
Гасит вибрации от неровной дороги. Мгновенная регулировка направления удерживает водителя на курсе.
4.
Поправка на боковой ветер
Практически устраняет необходимость коррекции рулевого управления при боковом ветре, позволяя водителю двигаться по прямому курсу.
5. Возврат в центральное положение
При повороте или движении задним ходом рулевое колесо возвращается в центральное положение при отпускании, что снижает усилие при вождении и позволяет быстро и легко вывести автомобиль на прямую.
Тесты показывают, что активное рулевое управление UD снижает утомляемость
Компания UD Trucks провела независимые тесты для измерения и сравнения утомляемости водителей грузовиков, оснащенных и не оснащенных активным рулевым управлением UD. Электроэнцефалограф (ЭЭГ) использовался для измерения уровня концентрации водителя и уровня стресса, а электромиограмма (ЭМГ) использовалась для измерения степени мышечного напряжения.
Результаты показали, что испытуемые, управляющие грузовиками, оснащенными системой активного рулевого управления UD, имели более низкий уровень стресса и сниженный уровень чрезмерной концентрации.
Субъекты также зафиксировали более низкие уровни мышечного напряжения в своих руках с активным рулевым управлением UD, особенно при парковке и вождении по неровным поверхностям.
Водители ценят здоровье и комфорт
В июне 2021 года UD Trucks провела онлайн-опрос около 400 водителей грузовиков и владельцев логистических компаний на тему здоровья и усталости. Менее четверти опрошенных водителей считают, что их работодатели делают достаточно для улучшения их здоровья или уменьшения нагрузки, связанной с вождением. На вопрос о необходимости дополнительных функций грузовика для снижения утомляемости почти 90% согласились. При этом все опрошенные водители в возрасте от 20 до 39 лет, хотел водить грузовики с функциями снижения утомляемости.
См. пресс-релиз здесь:
https://www.udtrucks.com/news-and-stories/news/20210621-driver-survey
Признавая потребность в грузовых автомобилях, снижающих утомляемость и улучшающих управляемость, Такамицу Сакамаки, президент UD Trucks , сказал: «Управляемость и комфорт водителя всегда являются приоритетом для UD Trucks.
Нашей конечной целью является снижение утомляемости водителя за счет улучшения условий вождения. UD Active Steering — это революционная технология, которая может оказать положительное влияние на здоровье водителей и безопасность наших дорог. Это полностью соответствует нашей цели «Лучшая жизнь» — сделать жизнь лучше для людей и планеты».
Водители превыше всего — инновации для управляемости
На протяжении всей истории компании UD Trucks была лидером в области инноваций, ставя водителей на первое место. С точки зрения управляемости, автоматизированная механическая коробка передач ESCOT-VI с электронным управлением упростила управление большегрузными грузовиками. Благодаря снятию стресса, связанного с переключением передач, ESCOT-VI позволяет водителям полностью сосредоточиться на дороге. Внедрение дисковых тормозов обеспечивает быстрый, плавный и надежный отклик педали, повышая комфортность торможения. Теперь, с введением UD Active Steering, управляемость вышла на новый уровень точности и комфорта, с превосходной устойчивостью рулевого управления на высоких скоростях и превосходной маневренностью на низких скоростях.
Еще больше повышая безопасность на дороге, модели UD с активным рулевым управлением также оснащены LDP (предотвращение выезда с полосы движения).
Эти вехи в области инноваций подняли планку основ «вождения, остановки и маневрирования», обеспечив водителю новый уровень комфорта, безопасности и спокойствия. UD Active Steering позволяет водителям-ветеранам еще больше отточить свои навыки, а новичкам или неопытным водителям, мужчинам и женщинам, уверенно вступать в профессию водителя грузовика.
Дуглас Накано, старший вице-президент по технологиям UD Trucks, смотрит в будущее. «Мы также применяем технологию UD Active Steering для разработки автономного вождения. Снижение утомляемости водителя, решение проблемы хронической нехватки водителей — это те проблемы, которые мы надеемся преодолеть за счет постоянных инноваций. Короче говоря, мы продвигаем технологию. для лучшей жизни. UD Active Steering — это технология, которая ставит водителей на первое место, делая жизнь лучше с точки зрения комфорта, здоровья и безопасности».
Узнайте больше об активном рулевом управлении UD на веб-сайте UD Trucks здесь:
/about-us/innovation/udas
Результаты испытаний на усталость
UD Trucks провела независимые испытания водителей на усталость , используя сверхмощный Quon грузовики с активным рулевым управлением UD и без него. Электроэнцефалограф (ЭЭГ) использовался для измерения уровня концентрации водителя и уровня стресса, а электромиограмма (ЭМГ) использовалась для измерения степени мышечного напряжения.
Результаты показали, что грузовики, оснащенные системой активного рулевого управления UD, имели более низкий уровень стресса водителя (график 1) и сниженный уровень чрезмерной концентрации внимания (график 2).
Что касается физических нагрузок, то при использовании UD Active Steering были зарегистрированы более низкие уровни. Показатели мышц, отвечающих за рулевое управление и сцепление с рулем, снижались при использовании UD Activity Steering, что приводило к меньшей нагрузке и более комфортному вождению (График 3).
Особенно это было заметно при парковке и движении по неровным поверхностям (График 4, 5).
Последующий опрос среди испытуемых, участвовавших в тест-драйвах, дал высокую оценку UD Active Steering. Многие отметили, что UD Active Steering лучше маневрирует на низких скоростях, обеспечивает большую устойчивость на более высоких скоростях и требует меньше усилий при парковке.
*1 Активное рулевое управление UD доступно в качестве опции для автомобилей с пневмоподвеской задней оси CG WB 7520 мм и автомобилей GK WB 3200 мм.
*2 Тестирование было проведено независимой компанией UD Trucks совместно с внешним консультантом. В нем приняли участие пять испытуемых, которые управляли транспортными средствами на испытательном полигоне, воспроизводящем реальные условия вождения. Это включало маневрирование на низких скоростях, движение по неровным поверхностям и движение на высоких скоростях по ровным поверхностям. Субъекты управляли автомобилями с активным рулевым управлением UD и без него в течение примерно одного часа.