УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится дорожному строительству, точнее, к элементам устройства для измерения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным или аэродромным покрытием.
2
В Российской Федерации установлен стандартный метод измерения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием [ГОСТ 30413-96 «Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием»]. Стандарт предписывает использовать для измерений прицепной одноколесный прибор ПКРС-2 или его модификации. В этом методе исходным для расчета результатом измерения является максимальное касательное усилие, действующее вдоль дороги на площади контакта сблокированного измерительного колеса с дорожным покрытием при движении со скоростью 60 км/ч по обильно смоченной поверхности дороги. При этом согласно п. 1.4.2 указанного ГОСТа норма расхода воды установлена равной (1±0,2) л/м. При ширине беговой дорожки предписанной стандартом покрышки измерительного колеса равной 110 мм и полуторакратном запасе по ширине увлажняемой поверхности расход воды составит около 2,75 л/с. При продолжительности одного измерения (3…4) с и количестве измерений на одном километре пути согласно ГОСТу равном пяти, расход воды на 1 км составит 55 литров. Даже если предположить, что автомобиль-тягач прицепного прибора несет запас воды в 1000 литров, этого запаса при скорости 60 км/ч хватит менее чем на 20 километров, то есть на (20…30) минут. При измерении коэффициента сцепления аэродромного покрытия пополнение запаса воды не составляет трудности, хотя даже здесь время заправки, включая подъезд и отъезд от крана оказывается никак не меньше времени измерения с одной заправки. А для шоссейных измерений, особенно в южных регионах, заправка водой - это серьезная проблема. Поэтому даже небольшая экономия воды существенно повышает производительность измерений. Для оценки сцепных свойств дорожных покрытий при характерных для России расстояниях проблема снабжения испытательной установки водой становится главной.
Известна испытательная автомобильная установка, включающая автомобиль-тягач с измерительными и регистрирующими приборами, местом для оператора и водяным баком, соединенным шлангом с прицепным прибором GripTester МК2. При измерениях коэффициента сцепления аэродромных покрытий в качестве тягача используется пикап [], либо микроавтобус (фургон, минивэн). []. Недостатком известной установки является низкая производительность измерений, обусловленная необходимостью частого пополнения воды, используемой для увлажнения покрытия.
Использование же в качестве тягача грузового автомобиля-цистерны [] нецелесообразно по экономическим соображениям. Кроме того, на такой автомобиль нельзя погрузить прицепной прибор при переездах.
Известна испытательная автомобильная установка, включающая небольшой грузовой автомобиль-тягач, с измерительными и регистрирующими приборами, местом для оператора и водяным баком емкостью 1136 литров, установленным в кузове и соединенным шлангом с прицепным прибором SFT модели 5040 [. Недостатком известной установки является теснота в кабине оператора и невозможность погрузки прицепного прибора в кузов при дальних переездах.
Далее под термином «емкость для воды» будет подразумеваться любое техническое устройство, независимо от его конструктивного исполнения, предназначенное для использования в качестве вместилища для воды.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного покрытия называемое аэродромно-дорожной лабораторией КП514РДТ [Свидетельство об утверждении типа средства измерений RU.C.27.070.A №54764, 1-2012-09-10/labs/36-diagnosys-lab]. Устройство включает автомобиль с кузовом типа минивэн или микроавтобус (ГАЗ 3302 «Газель» и т.п.) содержащий помимо измерительных и регистрирующих приборов, емкость для воды, предназначенной для увлажнения дорожного покрытия, в виде пластмассового бака, а также прицепной прибор с измерительным колесом и устройством для увлажнения покрытия, соединенным трубопроводом с указанной емкостью. Недостатком известного устройства является его низкая производительность по количеству измерений за рабочую смену, обусловленная необходимостью часто прерывать испытания для заправки емкости водой. Увеличение ее объема до максимально допустимого по грузоподъемности автомобиля делает невозможным размещение внутри салона прицепного прибора для перевозки его на дальние участки.
Предложенная полезная модель направлена на решение задачи оптимального размещения оборудования в салоне автомобиля, включая перевозимый внутри салона прицепной прибор и максимальный по грузоподъемности запас воды. Техническим результатом от использования предложенного устройства является повышение производительности испытательной автомобильной установки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного покрытия, включающее автомобиль с установленной в его кузове емкостью для воды, указанная емкость выполнена в виде двух сообщающихся баков, установленных симметрично продольной оси автомобиля над задними колесами вдоль противоположных сторон кузова.
Кроме того, оба бака зеркально подобны друг другу.
Кроме того, стенка каждого из баков, обращенная к ближайшей стенке кузова, повторяет ее по форме.
Кроме того, каждый бак имеет углубление в дне объемом (0,03…0,2) от общего внутреннего объема бака и дно выполнено с уклоном в (2…5)° к этому углублению.
Кроме того, установка дополнительно содержит краны, установленные между баками и соединяющим их трубопроводом.
Кроме того, баки изготовлены из коррозионно-устойчивого материала.
Кроме того, баки имеют скругленные углы.
Кроме того, внутри баков установлены поперечные и продольные волнорезы для гашения колебаний воды при поворотах и торможении.
Кроме того, наружная поверхность баков покрыта слоем теплоизолирующего материала.
Благодаря выполнению емкости для воды в виде двух сообщающихся баков, установленных симметрично продольной оси автомобиля над задними колесами вдоль противоположных сторон кузова обеспечивается повышение производительности измерений за счет достижения максимально возможного по грузоподъемности автомобиля объема запасаемой воды. При этом обеспечивается симметрия распределения нагрузки в поперечном относительно автомобиля направлении, что повышает безопасность измерений. Производительность измерений повышается также за счет сокращения времени прибытия на место проведения измерений, поскольку прицепной прибор, ограничивающий скорость и возможность маневрирования, становится возможным поместить в кузов между баками.
Благодаря расположению баков над задними колесами достигается рациональное использование внутреннего объема салона кузова автомобиля, поскольку в используемых микроавтобусах или минивэнах, колесные арки (крылья) выступают внутрь салона.
Благодаря выполнению баков зеркально подобными и сообщающимися обеспечивается устойчивость автомобиля, поскольку нагрузка распределяется симметрично.
Благодаря тому, что стенка каждого из баков, обращенная к ближайшей стенке кузова, повторяет ее по форме, в салоне остается максимум свободного объема, что улучшает условия труда оператора и, в конечном счете, способствует повышению производительности измерений.
Благодаря тому, каждый бак имеет углубление в дне объемом (0,03…0,2) от общего внутреннего объема бака и в них остается минимальный запас воды, препятствующий попаданию воздуха в систему увлажнения дорожного покрытия. При попадании воздуха, его приходится удалять из системы, на что тратится рабочее время. Заявленный диапазон значений объема углубления приблизительно соответствует запасу воды на (1…5) измерений.
Благодаря тому, что дно баков выполнено с уклоном в (2…5)° к указанному углублению, достигается максимально полное использование запасенной воды.
Благодаря тому, что установка дополнительно содержит краны, установленные между баками и соединяющим их трубопроводом, достигается экономия воды и времени на заправку в случае необходимости ремонта или очистки одного из баков: перекрывая кран второго бака, оставляют его с водой.
Благодаря изготовлению баков из коррозионно-устойчивого материала, например, нержавеющей стали или пластмассы повышается срок их службы, устраняются отказы, связанные с засорением увлажняющей системы частичками коррозирующих стенок.
Благодаря выполнению баков со скругленными углами повышается комфортность салона кузова. Улучшая условия труда оператора, это, в конечном счете, способствует повышению производительности измерений.
Благодаря установлению внутри баков поперечных и продольных волнорезов для гашения колебаний воды при поворотах и торможении, повышается точность измерений за счет устранения рывков, вызванных бросками водяных масс при блокировке измерительного колеса, снижается количество бракованных измерений. Это способствует повышению производительности измерений.
Благодаря препятствующему образованию конденсата покрытию наружной поверхности баков слоем теплоизолирующего материала, повышается комфортность салона кузова и долговечность кузова автомобиля.
Существо предложенной полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен вид сбоку на предложенное устройство.
На фиг. 2 изображен вид сверху на салон автомобильного кузова, показывающий расположение водяных баков и прицепного прибора, установленного между баками.
На фиг. 3 изображен вид сзади на автомобиль-тягач с разрезом через водяные баки, показывающим конфигурацию поперечных и расположение продольных волнорезов.
На фиг. 4 показана схема водоснабжения устройства для увлажнения дорожного покрытия, установленного на прицепном приборе, в исполнении с насосом, установленным вне баков.
На фиг. 5 показана схема водоснабжения устройства для увлажнения дорожного покрытия, установленного на прицепном приборе, в исполнении с насосом, установленным в одном из баков.
Предложенное устройство (фиг. 1) состоит из автомобиля 1 с установленными в его салоне его кузова вычислительным устройством 2, служащим для управления процессом измерения и фиксации его результатов, емкостью для воды 3, состоящей из двух сообщающихся баков 3л и 3п, установленных соответственно вдоль левого и правого бортов кузова автомобиля 1. Автомобиль 1 представляет собой микроавтобус или грузопассажирский фургон (вэн) грузоподъемностью около 1500 кГ, которая является оптимальной по экономическим соображениям для измерений коэффициента сцепления на дорогах. Устройство включает также прицепной прибор 4 (фиг. 2…5) (далее - прицеп) с измерительным колесом и устройством для увлажнения покрытия, включающим гидравлический насадок 5, электромагнитный клапан 6 и соединительные шланги (фиг. 5).
Баки 3л и 3п установлены в салоне кузова автомобиля вдоль противоположных бортов кузова над его задними колесами, точнее над крыльями (арками) 7 задних колес, выступающими внутрь салона (фиг. 2). Они могут быть одинаковыми. Но, с целью рационального использования объема салона, их обращенные вовне салона стенки могут быть выполнены повторяющими конфигурацию наклонных стенок кузова, как это показано на фиг. 3. И тогда баки 3л и 3п становятся зеркально повторяющими друг друга, зеркально подобными. Признак «установлены вдоль» указывает, что баки имеют продолговатую форму, вытянуты в направлении продольной оси тягача. Суммарный объем баков устанавливается исходя из грузоподъемности снаряженного автомобиля, с учетом веса погруженного в салон прицепа (около 350 кГ) и другого штатного оборудования.
Баки 3л и 3п могут быть различной конструкции, но во всех вариантах их дно имеет углубление 8 объемом (0,03…0,2) от общего внутреннего объема бака, образуя емкость с неснижаемым остатком воды, причем для обеспечения полного слива воды из основного объема дно 9 у баков выполнено с уклоном в (2…5)° к этому углублению (фиг. 1). Это необходимо для того, чтобы воздух не мог попасть в систему увлажнения при израсходовании рабочего запаса воды.
Для сигнализации об уровне воды служат датчики уровня 10. Объема запасаемой в углублениях 8 воды приблизительно хватает на (1…5) измерений. Датчики 10, подключены к сигнальному устройству, информирующего оператора о том, что вода осталась только в углублениях 8, чтобы тот мог предупредить водителя о предстоящем завершении испытаний.
Баки снабжены наливным 11 и сливным 12 патрубками, а также смотровым люком 13, с которым может быть скреплен датчик уровня 10. Баки устанавливаются на подпорках, между которыми могут быть устроены рундуки для инструмента
Баки 3л и 3п могут быть выполнены сварными из коррозионно-устойчивого металлического листа, либо быть изготовленными из пластмассы. Они могут иметь скругленные углы, что повышает безопасность и комфортность нахождения в салоне.
В жаркую погоду, при заправке баков из подземных источников, на их поверхности может образовываться конденсат. Стекая, он образует лужи на полу салона, что способствует коррозии пола. Для предотвращения этого, наружная поверхность баков может быть снабжена теплоизоляционным покрытием. Плотный, но воздухопроницаемый материал вроде сукна предпочтителен, поскольку, предотвращая образование конденсата, он в то же время не дает отсыревать поверхности металла баков.
Для подавления волнообразования внутри баков установлены поперечные и продольные волнорезы 14 и 15. Наличие волнорезов в баках принципиально важно, поскольку измерения проводятся в режиме блокирования измерительного колеса прибора, сопровождаемого рывками, которые передаются автомобилю.
Между собой баки 3л и 3п соединены трубопроводом 16, предпочтительно гибким. На случай появления течи в одном из баков, чтобы не сливать воду из второго на время ремонта или завершения намеченных измерений, непосредственно у дна 7 каждого из баков установлены краны 17.
Снабжение водой устройства для увлажнения покрытия может осуществляться самотеком, а может через насос 18, поддерживающий стабильное давление на выходе независимо от уровня воды в баках. Насос 18 может быть установлен в салоне тягача, но может быть использован и погружной насос, установленный на дне углубления 8 одного из баков 3л или 3п. Соединяющий тягач 1 с прицепом 4 водяной шланг 19 снабжен быстроразъемным шланговым соединением 20, для отключения которого от насоса 18 служит кран 21. Из баков 3 вода под давлением, создаваемым насосом 18 после открытия клапана 6 в момент измерения поступает к гидравлическому насадку 5, равномерно распыляющему воду перед измерительным колесом прицепа 4.
Если участок дороги, намеченный для испытаний, расположен далеко от места базирования установки, то буксировать туда прицепной прибор нерационально, поскольку изнашивается специальная покрышка измерительного колеса и снижается скорость перемещения, то есть, в конечном счете, производительность установки. Поэтому в таких случаях прицепной прибор 4 закатывают в салон тягача где он закрепляется по оси тягача между баками 3.
Предложенное устройство позволяет запасать максимальный по грузоподъемности автомобиля объем воды и при этом перевозить прицепной прибор, что при значительном удалении рабочих участков от гаража (100 км и более) существенно (до 20…25%) уменьшает расход времени на переезды, высвобождая тем самым максимум времени для измерений.