5.3.Динамика автомобиля, транспортирующего емкости с жидкостью

Рассмотрим микроскопическую модель движения автомобиля, транспортирующего жидкий груз в баках, которые заполнены не полностью. Таким грузом может быть жидкое топливо, строительный раствор, вода и др. Реализуемая в последнее время стратегия перевода автомобилей на экологически более чистое альтернативное топливо – сжиженный природный газ также требует создание спецавтотехники для доставки его к потребителям. Учитывая специфику транспортирования жидкостей, необходимо определить надежные скоростные режимы движения автомобиля-перевозчика, а также динамические нагрузки, действующие на узлы крепления емкости с жидким грузом для расчета их на прочность. Возникает необходимость разработки методики расчета по определению динамики поведения автомобиля при движении по прямой и на поворотах с целью исключения аварийных ситуаций.

Требования безопасности при движении автомобиля

Требования безопасности при движении транспортных средств и автопоездов сводятся к ограничению тормозного пути, замедлению и других параметров, приведенных в табл. 5.2 при заданной начальной скорости торможения:

Таблица 5.2. Требования безопасности

Тип транспортного средства	Начальная скорость торможе-ния v0, км/ч	Тормоз-ной путь Sт, м не более	Установленное замедление, aуст , м/с2 не менее	Время сраба-тывания, tср,с не более
Одиночные транспортные средства	40	23,0	4,0	1,0
Автопоезда	40	25,0	4,0	1,2

Если начальная скорость v₀ отличается от табличной, то тормозной путь может быть рассчитан по формуле

, (5.25)

где v₀, км/ч – начальная скорость, А=0,19 для одиночных транспортных средств и А=0,24 – для автопоездов, a_уст – установленное замедление, м/с².

Динамика торможения автомобиля без учета движения жидкости

Предположим, что автомобиль начинает торможение со скоростью v₀ под действием постоянной силы трения F_тр. В этом случае равнозамедленного движения тормозной путь S_т и начальная скорость v₀ связаны кинематическими соотношениями

Из решения этой системы уравнений определяются время торможения t и ускорение a

. (5.26)

Сила трения может быть найдена с учетом массы автомобиля m₀ и коэффициента трения μ

.

Уравнение движения автомобиля под действием силы трения

приводится с использованием подстановки к виду:

,

из которого определяется средний коэффициент трения

. (5.27)

Например, при заданной начальной скорости v₀=40 км/ч и тормозном пути S_т=17,7 м время торможения составит 3,2 с, а коэффициент трения – μ=0,36.