Система экстренного торможения транспортного средства с реактивными двигателями

Полезная модель относится к области машиностроения и эксплуатации транспортных средств, в частности, к оборудованию, повышающему безопасность эксплуатации автотранспортных средств.
Современные тормозные системы экстренного торможения автотранспортных средств с применением антиблокировочной системы (АБС), системы автоматического (автономного) экстренного торможения (AEB, от англ. Automated Emergency Braking), системы помощи при экстренном торможении автомобиля (BAS, от англ. Brake Assist System) существенно повышают безопасность движения благодаря применению развитой автоматики. Однако эффективность таких систем зависит от уровня сцепления колес с дорожным покрытием и, следовательно, от погодных условий. При торможении на мокрой или заснеженной дороге в дополнение к существующим системам необходимо устройство, обеспечивающее торможение независимо от вышеуказанного фактора. Одним из решений является применение реактивных двигателей (далее сокращенно: РД), обеспечивающих усилие посредством выброса высокотемпературной струи в направлении противо-положном движению. В настоящее время наиболее конструктивно простыми и дешевыми являются твердотопливные ракетные двигатели. Они просты в эксплуатации, не требуют постоянного контроля, но при этом надежны, имеют высокое быстродействие и способны обеспечить значительное усилие при небольших габаритах.
Известно изобретение (Патент CN 101927757 A. Automobile Emergency Brake - перевод с китайского на английский. - МПК: B60T 1/12, Опубл. 29.12.2010). В этом изобретении, которое допустимо принять в качестве аналога, имеется РД на твердом топливе, расположенный в передней части, электрическая магистральи блок управления. В реферате отмечается, что система имеет простую и надежную в эксплуатации конструкцию. К основным недостаткам изобретения относятся: ввиду расположения тормозного РД продукты сгорания могут нанести ущерб людям или встречным транспортным средствам (далее сокращенно: ТС), а образующиеся при сгорании дымы будут усложнять обзор водителя.
Известно изобретение (Патент RU 2715507 C1. Устройство торможения транспортного средства с ракетным двигателем. - МПК: B60T 1/00, F02K 9/42, B60T 1/12. - Опубл. 28.02.2020). В этом изобретении, которое допустимо принять в качестве аналога, имеется РД на твердом топливе или РД на однокомпонентном жидком топливе, расположенный в верхней части ТС. В реферате сказано, что система позволяет снизить опасность поражения людей продуктами сгорания РД, устранить задымление перед лобовым стеклом водителя ТС. Основные недостатки изобретения: расположение РД в верхней части нежелательно с точки зрения защиты от кражи, т. к. устройство содержит взрывоопасное топливо, но при этом легкодоступно. Также недостатком является применение РД на жидком топливе в силу меньшего гарантийного времени хранения и эксплуатации компонентов, надежности и инерции срабатывания.
Известно изобретение (Патент CN 102029981 A. Four rockets and brake systems for motor vehicles - перевод с китайского на английский. - МПК: B60T 1/12, Опубл. 27.04.2011). В этом изобретении, которое было принято в качестве прототипа, имеется 4 РД на твердом топливе, расположенных вблизи колес и наклоненных относительно горизонтальной плоскости. Двигатели используются в ситуациях, когда усилия от классической тормозной системы недостаточно. Как отмечают авторы, использование указанной тормозной системы позволяет быстро остановить ТС, позволяя снизить число транспортных аварий и повысить безопасность дорожного движения. К основным недостаткам прототипа относятся: расположение двигателей под углом снижает горизонтальную составляющую вектора тяги и, следовательно, уменьшает тормозное усилие, а вертикальная составляющая вектора тяги уменьшает силу сцепления колес с дорогой, что приводит к снижению эффективности колесных тормозов. Также подобная компоновка требует больше пространства в ТС.
Задачей предлагаемого устройства является повышение эффективности тормозной системы.
Поставленная задача решается тем, что предложена система экстренного торможения транспортного средства с реактивными двигателями (далее сокращенно: СЭТТСРД), содержащая не менее двух реактивных двигателей, имеющих возможность создания тормозного усилия, с системой управления, отличающаяся тем, что реактивные двигатели располагаются горизонтально в нижней части транспортного средства.
В предлагаемом устройстве могут применяться два или более реактивных двигателей на твердом топливе (далее сокращенно: РДТТ).
Под системой управления в СЭТТСРД понимается система, которая обеспечивает включение РД предлагаемого устройства. Момент срабатывания может определяться в автоматическом режиме, например, бортовым компьютером по информации, получаемой от радара, датчика скорости акселерометра и прочих датчиков. При этом программа торможения, заложенная в бортовой компьютер, определяет оптимальный момент срабатывания для наиболее эффективного торможения. Также возможен режим ручной активации РД.
Признак «реактивный двигатель, имеющий возможность создания тормозного усилия» означает, что сила его тяги направлена в сторону, обратную направлению движения ТС, т. е. создавая усилие, тормозящее ТС.
Признак «реактивные двигатели располагаются горизонтально в нижней части транспортного средства» означает, что оси РД располагаются в горизонтальной плоскости ниже по высоте относительно центра масс ТС. При этом равнодействующая всех сил тяги РД, создающее тормозное усилие ТС, будет также в горизонтальной плоскости ниже положения центра масс ТС.
В качестве топлива РД могут быть использованы прессованный заряд из нитроцеллюлозных порохов. Такие пороха содержат в своем составе окислитель и горючие, требуемые для поддержания реакции горения, а также сохраняют свои эксплуатационные свойства в течение долгого времени и превосходят жидкие топлива по надежности, стоимости и безопасности применения.
В предлагаемом устройстве могут использоваться РДТТ, сопла которых отклонены от продольной оси ТС, а на выходных сечениях сопел расположен кососрезные насадки (п. 2 формулы полезной модели). Отклонение сопла позволяет расположить РД в корпусе ТС, а кососрезный насадок выровнять вектор тяги РД в горизонтальную плоскость.
В предлагаемом устройстве могут использоваться РДТТ с общим воспламенителем и газовой магистралью, соединяющей камеры сгорания РД (п. 3 формулы полезной модели). Использование одного воспламенителя позволяет повысить надежность срабатывания СЭТТСРД путем уменьшения количества используемых пиропатронов.
СЭТТСРД после срабатывания, и при отсутствии повреждения конструкции, может быть использован многократно путем замены твердотопливного заряда. Для отдельного ТС аварийные ситуации редки, поэтому РД, находящиеся в постоянной готовности, не требуют от владельца постоянного внимания или дополнительного обслуживания, и система должна проверяться только при техническом осмотре ТС.
Предлагаемое устройство может применяться в различных ТС: на автомобилях, поездах, судах, военной и специальной технике.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, состоящее из двух РДТТ, размещенных под днищем легкового автомобиля.
На фиг. 2 изображено предлагаемое устройство, состоящее из трёх РДТТ, размещенных в корпусе легкового автомобиля, у которых сопла отклонены от продольной оси ТС (п. 2 формулы полезной модели), а также имеющих общий воспламенитель (п. 3 формулы полезной модели).
Предлагаемое устройство, изображенное на фиг. 1 содержит два РДТТ поз. 1, состоящих из воспламенительного устройства поз. 2, днища поз. 3, корпуса поз. 4, диафрагм поз. 5, твердотопливного заряда поз. 6, конического сопла поз. 7 и сопловой заглушки поз. 8. Двигатели размещены симметрично относительно продольной оси ТС на днище при помощи кронштейнов поз. 9. В двигательной части ТС расположен бортовой компьютер (далее сокращенно: БК) поз. 10. В кабине рядом с водителем расположена кнопка поз. 11 ручного включения РДТТ, соединенная электромагистралью с БК поз. 10. Для получения информации о возникновении аварийной ситуации используются датчики дистанции поз. 12 и скорости (или иные вспомогательные датчики) поз. 13, передающие сигналы в БК поз. 10 по магистрали. Пара электрических связей передает сигнал, выработанный БК поз. 10, на пиропатроны каждого воспламенительного устройства поз. 2, предназначенного для запуска РДТТ поз. 1.
Предлагаемое устройство, изображенное на фиг. 1 работает следующим образом. С включением двигателя ТС включается БК поз. 10. При возникновении аварийной ситуации водитель, используя классическую тормозную систему и понимая, что её эффективности недостаточно для безопасного торможения ТС, нажимает на кнопку поз. 11 ручного включения РДТТ. Сигнал включения поступает по магистрали на БК поз. 10, обрабатывается, и передается по электрическим связям на пиропатроны каждого воспламенительного устройства поз. 2. Также сигнал для активации РДТТ может быть выработан по анализу в БК поз. 10 информации с датчиков поз. 12 и поз. 13.
Предлагаемое устройство, изображенное на фиг. 2 содержит три РДТТ поз. 1, схожих по конструкции с устройством, изображенном на фиг. 1, но отличающихся тем, что вместо воспламенительного устройства применяется газовод поз. 17, сопла поз. 14 отклонены от продольной оси ТС, а на выходном сечении сопел расположены кососрезные насадки поз. 15. Элементы автоматики аналогично устройству, изображенному на фиг. 1. Пара электрических связей передает сигнал, выработанный БК поз. 10, на пиропатрон общего воспламенительного устройства поз. 16, предназначенного для запуска РДТТ поз. 1. Для сообщения камер сгорания РДТТ поз. 1 и воспламенителя поз. 16 используется газовод поз. 17.
Предлагаемое устройство, изображенное на фиг. 2 работает аналогично устройству, изображенному на фиг. 1 с рядом отличий. Воспламенение РДТТ поз. 1 происходит при срабатывании общего воспламенительного устройства поз. 16. Продукты сгорания воспламенителя перетекают в камеры сгорания РДТТ поз. 1 по газоводу поз. 17.