СИСТЕМА ПРЕОДОЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ СКОЛЬЗКОГО ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
SYSTEM FOR OVERCOMING SLIPPERY PAVEMENT BY MOTOR VEHICLE

Изобретение предназначено для использования в области автомобильного транспорта для повышения сцепления колес с опорной поверхностью, в частности легковых, грузовых автомобилей, прицепов, автобусов при движении в условиях гололеда.
Проблемы обеспечения безопасности движения автомобилей по дорогам в условиях ограниченного сцепления колес с опорной поверхностью, в частности при движении в условиях гололеда, решается различными средствами, в частности, с использованием устройств для улучшения сцепных и тормозных качеств буксующих колес на скользких несущих поверхностях (Описания полезной модели к патентам РФ: №130551, опубл. 27.07.2013; №155655, опубл. 20.10.2015). Эти противобуксовочные устройства включают в себя бак для хранения сыпучего материала с антифрикционными свойствами и закаченным в него рабочим газом, сыпучий материал подается под ведущие колеса автомобиля посредством распределительного трубопровода и средства выпуска пережимного шлангового клапана, имеющего воздушно-пневматическое управление. Недостатком устройств является то, что их конструктивное исполнение не обеспечивает требуемый уровень эффективности и обладает недостаточной надежностью в эксплуатации.
К числу известных относится устройство для предотвращения проскальзывания ведущих колес мобильных машин (Описание изобретения к патенту №2289514, МПК В60В 39/04, опубл. 20.12.2006), которое следует считать наиболее близким аналогом. Это устройство включает бункер для хранения сыпучего материала, в днище которого имеются окна с регулировочной колонкой, направляющий желоб (диффузор), трубу с раструбом, отводящую газы из выхлопной трубы, заслонку, связанную с соленоидом, сравнитель угловых ускорений с индуктивным датчиком, установленным на ведущем колесе. К недостаткам этого устройства-аналога относятся те же, что и у отмеченных выше: необеспечение требуемого уровня эффективности и надежности.
Задачей настоящего изобретения является улучшение проходимости колесных транспортных средств в условиях скользких дорог путем повышения эффективности и надежности устройства, обеспечивающего подачу воздушно-абразивного состава (ВАС) к колесам транспортных средств.
Поставленная цель достигается использованием источника сжатого воздуха-компрессора транспортного средства. Сжатый воздух по воздушной магистрали попадает в ресивер, а затем в рабочую установку, в которую загружается абразивный материал, состоящий из крупнозернистого кварцевого песка и отсева гранитного щебня (фракции 0…5 мм), способствующего предотвращению слеживания кварцевого песка; сжатый воздух перемешивается с абразивным материалом, аэрирует его, образуя воздушно-абразивный состав, направляемый к местам распределения по поверхности дорожного покрытия у колес транспортного средства. При использовании в качестве источника сжатого воздуха выхлопных газов автомобиля на выпускной трубе устанавливается насадка, перенаправляющая выхлопные газы автомобиля в рабочую установку системы, устанавливается влагомаслоотделитель для фильтрации конденсата и других примесей продуктов сгорания двигателя.
В настоящее время устройства, обеспечивающего подачу ВАС к любому количеству колес самых различных колесных транспортных средств, размещения в любых местах их конструкции, универсальность способов использования сжатого воздуха или выхлопных газов для получения ВАС неизвестны, поэтому можно сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Система преодоления автомобилем скользкого дорожного покрытия (далее по тексту - Система) включает в себя (фиг. 1 - принципиальная технологическая схема работы системы; фиг. 2 - общий вид системы; фиг. 3 - устройство рабочей установки; фиг. 4 - принцип работы Системы от выхлопных газов автомобиля) источник сжатого воздуха-компрессор 1, систему воздушных магистралей 2, 4, 6, 8, 10, 14, пневмосистему автомобиля 3, ресивер 5, пневмокран 7, емкость для образования ВАС (рабочая установка) 9, переходник 11, пневмокран 12, наконечник с выходным отверстием 13.
Предлагаемая Система работает следующим образом. Компрессор 1 двигателя автомобиля вырабатывает сжатый воздух, который по воздушной магистрали 2 заполняет собственную, предусмотренную конструкцией автомобиля, воздушную систему (пневмосистему) 3, а затем по воздушной магистрали 4 - ресивер 5 Системы. При необходимости включить в работу Систему открывается пневмокран 7, и сжатый воздух по магистралям 6 и 8, попадает в рабочую установку 9. В ней образуется рабочий ВАС, который по магистрали 10 попадает в переходник 11, применяемый в случае необходимости распределения ВАС по нескольким местам назначения, например, к левым и правым ведущим колесам. После переходника 11 ВАС по магистралям 14 попадает в наконечник с выходным отверстием 13. При необходимости магистрали 14 могут снабжаться кранами 12, что способствует распределению ВАС к требуемому месту назначения. Через наконечник с выходным отверстием 13 ВАС распределяется по поверхности дорожного полотна непосредственно перед и/или под колеса автомобиля 15, что способствует лучшему сцеплению колеса с дорогой, а значит и передвижению автомобиля.
Большинство большегрузных автомобилей, автобусов большой вместимости и некоторых других транспортных средств имеют в конструкции своих двигателей компрессоры непрерывного действия (работает двигатель - работает компрессор). Это исключает необходимость при наличии предлагаемой Системы иметь отдельный дополнительный компрессор, то есть в качестве источника сжатого воздуха выступает компрессор самого автомобиля.
Общий вид и более подробная схема работы Системы показаны на фиг. 2.
При запуске двигателя автомобиля начинает работу его компрессор 1, который по воздушной магистрали 2 закачивает воздух в пневмосистему автомобиля 3 для обеспечения работы узлов и агрегатов при его эксплуатации (сцепление, тормозная система и пр.). После заполнения пневмосистемы автомобиля избыток сжатого воздуха, вырабатываемого продолжающим работать компрессором, через соответствующий перепускной клапан пневмосистемы, отрегулированный на предусмотренное конструкцией автомобиля давление, выпускается в окружающую атмосферу.
Использование предлагаемой Системы предусматривает сбор выпускаемого из пневмосистемы автомобиля 3 «лишнего» (ненужного) воздуха в дополнительную емкость - ресивер 5 стандартной комплектации, соединив его с выпускным клапаном пневмосистемы автомобиля 3 воздушной магистралью 4. Для того, чтобы пневмосистема автомобиля «не замечала» наличия ресивера 5 Системы, его выпускной воздушный клапан должен быть отрегулирован на давление воздуха, несколько меньшее давления воздуха пневмосистемы самого автомобиля (например, вместо 8 атмосфер в пневмосистеме 3-7,5 атмосфер в ресивере 5). Теоретически геометрические размеры и форма ресивера 5 могут быть любыми (зависят от пожелания Потребителя) и устанавливаться на автомобиле в любом удобном для Потребителя месте (на раме, в кабине, в прицепе, в кузове и т.д.). Выходное отверстие ресивера 5 воздушной магистралью 6 соединено с пневмокраном 7, который для удобства Потребителя (водителя) располагается в кабине автомобиля в любом месте, не создающим помех при управлении автомобилем. При необходимости включить в работу Систему водитель открывает пневмокран 7, и сжатый воздух по воздушной магистрали 8 попадает в рабочую установку 9. В установке 9 образуется рабочая смесь из абразивного материала и сжатого воздуха (ВАС), которая по воздушной магистрали 14 подается к месту назначения (рассыпается перед и/или под ведущие, а по необходимости и др. колеса автомобиля, прицепа, полуприцепа и т.д.). ВАС может рассыпаться через выходное отверстие магистрали 14 непосредственно или через наконечник с выходным отверстием 13 (который крепится, например, на крыло ведущего колеса 16 автомобиля). В зависимости от пожеланий Потребителя выходное отверстие наконечника может иметь разную форму (круглую, форму расплющенной трубы, поперечной трубки с отверстиями для выхода ВАС и т.д.) и крепиться на высоте относительно дорожного покрытия, обеспечивающей полную ширину охвата по отношению к ширине колес данного типа автомобиля. При необходимости подачи ВАС к нескольким точкам автомобиля (например, к левым и правым ведущим колесам) на воздушной магистрали 14 устанавливается переходник 11, который перераспределяет подачу рабочей смеси по необходимым местам рассыпания.
Рабочая установка 9 Системы (фиг. 3) включает в себя металлический корпус в виде емкости 17, загрузочный люк (герметично закрывающаяся крышка) 18 для заполнения емкости абразивным материалом 19, воздушную трубку 20, заслонку 21 с шибером 22, воздушную магистраль 23, конусообразное выходное отверстие 24. Загрузочный люк для просеивания загружаемого абразивного материала может быть снабжен ситом 25.
Заслонка 21 располагается внутри корпуса установки и образует с его задней стенкой пустую полость 26 (зону образования ВАС). Между заслонкой 21 и воздушной магистралью 23, расположенной в нижней части установки, предусмотрен зазор 27, для высыпания через него абразивного материала 19 в полость 26. Величина зазора 27 (а значит и количество высыпающегося через него абразивного материала) регулируется с помощью шибера 22, установленного на заслонке 21. Воздушная магистраль 23 имеет диаметр больше диаметра соединенной с ней воздушной магистрали 8 и представляет собой трубу диаметром 57…76 мм. Больший диаметр магистрали 23 по сравнению с магистралью 8 способствует плавному началу работы системы и препятствует возникновению пневмоудара. Выходная часть (торец) 28 воздушной магистрали 23 установки изготавливается под углом 45° с щелью или отверстиями для выхода сжатого воздуха.
Воздушная трубка 20 также расположена внутри корпуса установки, соединяет воздушную магистраль 23 и покрышечное пространство 29 между загрузочным люком и абразивным материалом. Необходимость наличия воздушной трубки 20 обусловлена тем, что в процессе работы системы количество абразивного материала будет уменьшаться и в покрышечным пространстве 29 создается разрежение воздуха. Это может затруднить высыпание абразивного материала через зазор 27 и даже создать эффект «обратного потока» рабочей смеси из полости 26 в покрышечное пространство 29. Выходное отверстие 24 для придания плавности и уменьшения сопротивления выхода BAG из рабочей установки имеет конусообразную форму.
Абразивный материал 19, загружаемый в рабочую установку, состоит из крупнозернистого песка и отсева гранитного щебня фракции 0…5 мм. Оптимальное соотношение песка и гранитного щебня, установленное опытным путем, составляет 8,5…9 к 1,5…1 частей соответственно. Отсев щебня препятствует слеживанию кварцевого песка и улучшает сцепление скользкого дорожного покрытия с колесом автомобиля. Для предотвращения слеживания абразивного материала в его состав могут быть включены гранулы полимерных материалов в пределах 2…3%.
Геометрический размер рабочей установки, ее форма могут быть любыми. Она может быть стационарная или переносная, устанавливаться в любом удобном для Потребителя месте автомобиля (на раме, кузове, на прицепе и т.д.).
При необходимости включить в работу Систему (например, при пробуксовке ведущих колес автомобиля) водитель открывает пневмокран 7, и сжатый воздух по воздушным магистралям 6 и 8 из ресивера 5 Системы попадает в магистраль 23 и далее через ее выходную часть (торец 28) - в полость 26. В полость 26 под действием силы тяжести по днищу установки, изготовленной под углом а (опытным путем установлено, что оптимальное значение α=15…20°) высыпается через зазор 27 между магистралью 23 и заслонкой 21 часть абразивного материала 19. Выходящий из магистрали 23 сжатый воздух перемешивается с абразивным материалом, аэрирует его, образуя рабочую воздушно-песчаную смесь (ВАС), которая через конусообразное выходное отверстие 24, воздушную магистраль 10 и т.д. направляется к месту рассева. Рассеиваемый перед и/или под ведущие колеса автомобиля ВАС повышает сцепление колес автомобиля с полотном дорожного покрытия, что способствует преодолению автомобилем скользкого участка дороги.
При использовании на автомобиле предлагаемой Системы в качестве источника сжатого воздуха для образования ВАС могут служить выхлопные газы автомобиля (фиг. 4 - принцип работы Системы от выхлопных газов автомобиля). Для этого на выпускной трубе 30 автомобиля устанавливается насадка 31, перенаправляющая выхлопные газы автомобиля или их часть через Систему. В этом случае, между насадкой 31 для отбора выхлопных газов (или их части) и пневмокраном 7 устанавливается влагомаслоотделитель 33 для фильтрации конденсата и других примесей продуктов сгорания двигателя. Принципиальная технологическая схема работы Системы при этом не меняется: выхлопные газы автомобиля из выпускной трубы 30 через насадку 31 по воздушной магистрали 32 попадают во влагомаслоотделитель 33; после этого очищенные от конденсата и других примесей выхлопные газы по воздушной магистрали 6 направляются к пневмокрану 7, а после него по воздушной магистрали 8 -в рабочую установку 9 и т.д.
При таком варианте исполнения предлагаемая Система может использоваться на любом виде автомобилей (в т.ч. легковых) и других транспортных средств (т.е. и не имеющих в конструкции своих двигателей воздушные компрессоры). В вариантном исполнении возможно также при наличии на автомобиле Системы комбинированное использование источника сжатого воздуха (и компрессор, и выхлопные газы двигателя).
Таким образом, предлагаемая Система не требует внесения изменений в конструкцию автомобиля (или др. колесного транспортного средства), легко поддается модернизации и автоматизации (например, установка вместо пневмокранов электроклапанов, управляемых с кабины водителя; автоматическое включение в работу Системы при пробуксовке ведущих колес автомобиля и пр.) и обеспечивает оказание помощи водителю в преодолении неблагоприятных для движения колесного транспортного средства участков дороги.