Изобретение курганских ученых может совершить прорыв в автомобилестроении

2020-03-04 14:17:48

Курганские ученые создали экспериментальный образец механической бесступенчатой передачи, использование которой в автотранспорте позволит улучшить динамику разгона и экономить до 30 процентов топлива. Изобретение они коротко называют "передачей Благонравова": автором идеи был знаменитый главный конструктор боевых машин пехоты доктор технических наук Александр Благонравов, который недавно, к сожалению, ушел из жизни.

- Сама идея не нова. Допустим, у нас есть источник энергии - обычно это двигатель внутреннего сгорания, бензиновый либо дизельный. Чтобы машина поехала, нужно энергию, появившуюся вследствие сгорания углеводородного топлива, каким-то способом доставить до колес. А вот как это сделать, все решают по-разному, - поясняет доцент кафедры "Безопасность информационных и автоматизированных систем" политехнического института Курганского госуниверситета Евгений Ревняков, защитивший под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ Благонравова диссертацию по исследованию характеристик и динамики механической бесступенчатой передачи.

Как известно, есть несколько типов коробки передач, начиная с механической, применявшейся еще в советской "Ладе"-"копейке" и до сих пор остающейся весьма популярной. Гидромеханический автомат, более совершенный, тоже существует давно - такие ставили на правительственные "Чайки", автобусы ЛиАЗ, а еще на БМП-3. Здесь сцепление заменяет гидротрансформатор, повышающий плавность переключения и улучшающий динамику, но более энергозатратный. Автомобилисты со стажем знают: у машин на "механике" расход топлива и время разгона меньше, чем у аналогичной модели с "автоматом". Поэтому инженеры не переставали искать техническое решение, сочетающее плюсы обоих типов - удобство, надежность и экономичность.

- Сама идея не нова. Допустим, у нас есть источник энергии - обычно это двигатель внутреннего сгорания, бензиновый либо дизельный. Чтобы машина поехала, нужно энергию, появившуюся вследствие сгорания углеводородного топлива, каким-то способом доставить до колес. А вот как это сделать, все решают по-разному, - поясняет доцент кафедры "Безопасность информационных и автоматизированных систем" политехнического института Курганского госуниверситета Евгений Ревняков, защитивший под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ Благонравова диссертацию по исследованию характеристик и динамики механической бесступенчатой передачи.

Как известно, есть несколько типов коробки передач, начиная с механической, применявшейся еще в советской "Ладе"-"копейке" и до сих пор остающейся весьма популярной. Гидромеханический автомат, более совершенный, тоже существует давно - такие ставили на правительственные "Чайки", автобусы ЛиАЗ, а еще на БМП-3. Здесь сцепление заменяет гидротрансформатор, повышающий плавность переключения и улучшающий динамику, но более энергозатратный. Автомобилисты со стажем знают: у машин на "механике" расход топлива и время разгона меньше, чем у аналогичной модели с "автоматом". Поэтому инженеры не переставали искать техническое решение, сочетающее плюсы обоих типов - удобство, надежность и экономичность.

-Принцип действия его передачи близок к тому, что используется в современных импульсных блоках питания электронных устройств. А они, как известно, характеризуются самым высоким КПД и компактностью, - рассказывает Евгений Ревняков. - Смысл импульсной схемы в том, что она передает столько энергии, сколько требуется.

Ее ключевая особенность - отсутствие потерь энергии при неподвижных колесах автомобиля, когда он только начинает трогаться с места (скажем, для гидротрансформатора именно на этом этапе потери максимальны). С технической точки зрения, да и с научной новация оказалась настолько сложной, что даже среди ученых не все с ходу поняли, как она может работать, признается Ревняков. Он поясняет идею своего учителя на примере механического будильника: заводя его, мы сообщаем пружине энергию, затем она движет стрелки часов. Если стрелки неподвижны, энергия не расходуется. Так и здесь: сначала двигатель закручивает пружину, во второй половине цикла она идет назад - отдает энергию двигателю. При этом пока автомобиль не начнет двигаться, энергия не расходуется.

Как это работает на практике, изучили сотрудники курганского отдела механики транспортных машин Института машиноведения УрО РАН. Первые испытания "передачи Благонравова" сначала на стенде, а потом на макете автомобиля в условиях эксплуатации на дороге провели старший научный сотрудник Андрей Юркевич, инженеры Владислав Солдаткин и Алексей Терешин.

Для испытаний на дороге использовали шасси УАЗа, которое предоставил завод "Зауралавтоматика". Инженеры этого предприятия также разработали блок управления передачей и оборотами двигателя. С машины сняли корпус, оставили только двигатель и трансмиссию, разместили датчики и оборудование. На раму установили механическую бесступенчатую коробку передач - получился такой экспериментальный ходовой макет. По условиям испытаний машина разгонялась до 55 километров в час - этого достаточно для движения городского транспорта. По словам Андрея Юркевича, скорость увеличивали не за счет прибавления оборотов двигателя, а за счет увеличения амплитуды колебания коромысел выпрямителей (это тоже идея Александра Благонравова). По мнению испытателя, главное преимущество такой передачи в том, что она позволяет двигателю работать при любой требуемой от него мощности всегда с минимально возможным расходом топлива.

-В отличие, например, от вариаторных бесступенчатых коробок, здесь нет "холостых" потерь энергии на трение, - поясняет Юркевич. - Сколько мы ни ездили, передача не нагрелась.

Исследователи экспериментально доказали, что, используя это изобретение, реально на 20-30 процентов снизить расход топлива. Ни один водитель не откажется от такой экономии! Кроме того, не нужно "газовать", даже когда едешь в гору. А значит, будет меньше выбросов вредных веществ в атмосферу. Жмешь на газ - двигатель не урчит сильнее, как это бывает обычно, а ровненько работает на малых оборотах. Машина между тем разгоняется.

Использовать новинку можно не только в легковых автомобилях, но и в строительной, коммунальной, сельскохозяйственной, большегрузной технике. Говорят, она идеально подойдет для низкоскоростных машин очень большой мощности, например, колесных и особенно гусеничных вездеходов, буровых установок.

Между тем бизнес к изобретению пока относится с осторожностью и внедрять его не торопится. По мнению ученых, в этом нет ничего удивительного: производителям машин проще купить готовую китайскую коробку, чем рисковать и вкладываться во что-то новое.

-Есть общий закон развития техники, который гласит, что новое никогда не вытеснит старое до тех пор, пока оно не выйдет на предел своего развития, связанный либо с физическими и экономическими, либо с экологическими ограничениями, - констатирует Андрей Юркевич. - Пока общество не дозреет и не почувствует острую необходимость в новинке, массово она востребована, увы, не будет.

 Валентина Пичурина, "Российская газета"

Фото: Владислав Солдаткин