Научные основы проектирования автотранспортных средств, работающих на газомоторных топливах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научные основы проектирования автотранспортных средств, работающих на газомоторных топливах

1. Общая характеристика работы

грузовой автотранспортный проектирование

Актуальность работы. Автотранспортные средства являются с одной стороны ключевой составляющей экономики любой экономически развитой страны, а с другой - крупным потребителем энергоресурсов (мировой автомобильный парк насчитывает около 800 млн. единиц общей мощностью более 51,5 млрд. кВт). В нашей стране насчитывается около 36 млн. АТС, из них более 14% - грузовых, с их годовым производством к 2007 году 293 тыс. ед. Поэтому, в нашей стране в условиях жестко централизованной экономической системы 1980-1990 г.г., выполняя соответствующие Постановления правительства страны, автозаводами ЗИЛ, ГАЗ, Камаз и МАЗ были разработаны газовые и газодизельные модификации автомобильной техники, организовано их производство и была создана инфраструктура обеспечения крупномасштабного использования природного газа в качестве топлива для автотранспорта:

ѕ на территории СССР вошли в строй 350 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС);

ѕ на автозаводах ЗИЛ, ГАЗ, КАМАЗ, ЛАЗ было налажено производство 13 моделей автотранспортных средств, работающих на сжатом природном газе и 14 моделей для работы на сжиженном нефтяном газе;

В итоге к 1991 году парк газобаллонных автомобилей насчитывал свыше 315 тыс. шт. и потреблял более 510 млн. м³ газа, что обеспечивало сокращение потребления нефтяных топлив.

В связи с вышесказанным, а также современное состояние экономических условий в РФ, связанное с ее вступлением в ВТО, подписанием Киотского протокола, внедрением норм ЕВРО 3, 4 и 5, реструктуризацией нефтегазового комплекса страны с целью наращивания энергетического ресурса и необходимости улучшения экологической обстановки в крупных городах, мировые тенденции, связанные с конечностью нефтяных запасов, показывают то, что переход на использование альтернативных энергоносителей - это не просто научный поиск, а необходимая практическая деятельность, развитие которой определит конкурентное преимущество страны, имеющей свой достаточно богатый опыт в этой области.

Связь работы с крупными научными программами, темами.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, нашедшие отражение в данной диссертации, проводились совместно с НАМИ, НИЦИАМТ, МГИУ (МАСИ), ФТИНТ АН УССР, Таджикским политехническим институтом, ФГУ РНЦ «Курчатовский институт», Институтом Машиноведения АН, МГУ, АвтоВАЗом.

Цель работы. Формирование в условиях современной экономики России, характеризующейся наращиванием энергетического ресурса, предпосылок развертывания конкурирующей автотранспортной системы в евроазиатском регионе на основе:

1. Создания научных основ проектирования грузовых автотранспортных средств (ГАТС), использующих газомоторные топлива (ГМТ), по критериям энергетической эффективности, производительности и безопасности с учетом степени их реализации на стадии серийного производства.

2. Выбора рациональной конструкции ГАТС категории N2 и N3, работающих на ГМТ, по энергопотреблению и безопасности.

Задачи исследования.

1. Провести изучение энергопотребления и скоростных свойств (ЭСС) ГАТС категории N2, N3 в системе «автомобиль-водитель-окружающая среда-производство» (А-В-Д-ОС-Пр).

2. Провести формализацию системы А-В-Д-ОС-Пр на стадии проектирования и разработать методику формирования заданного уровня энергопотребления и производительности ГАТС категории N2, N3 с учетом фактора неоднородности продукции серийного производства.

3. Разработать методологию экспериментальных и теоретических исследований функциональных, надежностных свойств ГАТС, работающих на ГМТ и организовать их проведение.

4. Провести исследование безопасности ГАТС, работающих на ГМТ, и разработать основы формирования стратегии их безопасности при использовании существующих видов ГМТ и в последующем к возможности использования водорода в топливных смесях ДВС ГАТС.

5. Разработать методики проведения измерений расхода газового топлива при стендовых и лабораторно-дорожных испытаниях, в эксплуатации и методики диагностики системы хранения и подачи газового топлива.

6. Разработать компоновочно-конструкторскую схему (ККС) и провести исследования первого образца ГАТС ЗИЛ, оснащенного металлогидридным аккумулятором водорода для обеспечения работы двигателя на бензоводородных смесях.

7. На основе разработанных теорий, методик синтеза компонентов ГАТС, использующих газомоторные топлива (природный газ, пропан-бутан, водород и др.) предложить ККС ГАТС, работающих на ГМТ, и обеспечить их внедрение в промышленное производство.

8. Разработка методологических основ проектирования ГАТС по критериям энергетической эффективности, производительности и безопасности на основе передовых технологий и перспективных материалов.

Методы исследования.

Выполненные в работе исследования базировались на основных положениях теории математической статистики, математического моделирования процессов движения, математического анализа с использованием экспериментальных факторных моделей, теории планирования эксперимента, теории корреляционного, регрессионного и факторного анализов, методов оптимизации, теории принятия решений, математических методов исследования операций и анализа систем.

Экспериментальные исследования проводились лабораторными и лабораторно-дорожными методами на натурных образцах ГАТС, работающих на ГМТ, их узлах, агрегатах, элементах системы хранения газового топлива и его подачи к двигателю с разработкой «программ - методик» стендовых испытаний по результатам дорожных испытаний на дорогах НИЦИАМТ и в стендовых условиях УКЭР АМО ЗИЛ, МГИУ.

Научную новизну работы представляют:

1. Разработка основ теории проектирования ГАТС на основе понятия «потенциальные свойства технических систем», теории проектной эффективности, теоретического обоснования комплекса критериев эффективности энергопотребления конструкции ГАТС, использующих альтернативные виды топлив и достижений высоких технологий.

2. Разработка методологии подготовки данных для принятия решения главным конструктором по конструкции ГАТС на ГМТ и его систем на основе комплекса экспериментально исследовательских и теоретических работ.

3. Методика прогнозирования технического уровня разрабатываемых образцов ГАТС или их систем с учетом фактора неоднородности продукции серийного производства.

4. Результаты теоретического исследования, стендовых дорожных испытаний, подтвердивших возможность применения водорода в качестве моторного топлива для грузовых автотранспортных средств.

5. Разработка методологии испытаний ГАТС, работающих на ГМТ, на пожаровзрывобезопасность, получение экспериментальной информации и использование математических методов прочностных расчетов и анализа.

6. Обоснование и практическую реализацию ККС ГАТС при работе на ГМТ с учетом потенциальных свойств системы хранения газового топлива (метана) в производстве и эксплуатации.

7. Разработка методологии испытаний по оценке энергопотребления и производительности в эксплуатации ГАТС, работающих на природном газе и водороде.

Практическая ценность заключается в следующем:

1. Созданные методы проектной эффективности, блоков регрессионных и феноменологических математических моделей позволяют использовать их при подготовке информации для принятия решений по выбору рациональных компоновочно-конструкторских схем систем хранения газового топлива, как при создании перспективных образцов ГАТС, так и при доводке серийно-выпускаемых ГАТС, а также позволяют сократить объем натурных испытаний.

2. Созданная система испытаний (лабораторных, дорожно-лабораторных, эксплутационных, расчетных экспериментов с применением методов математической статистики) позволяет эффективно решать задачи доводки и проектирования автотранспортных средств серийного производства на газомоторных топливах и закладывает основы автоматизированной системы обработки экспериментальных данных (АСОЭД).

Реализация результатов работы.

Полученные автором результаты исследований, теоретических разработок были использованы и внедрены:

1. В серийное производство ГАТС, работающих на ГМТ:

1.1. работающих на сжиженном нефтяном газе (пропан + бутан):

(ЗИЛ-138) ЗИЛ-431810

ЗИЛ-441610 (ЗИЛ-138В1)

ЗИЛ-446210 (ЗИЛ-138Д2)

ЗИЛ-433630 новый модельный ряд

1.2. работающих на сжатом природном газе:

ЗИЛ-138А

ЗИЛ-138И (с двиг. Е=8,0)

ЗИЛ-138АГ

ЗИЛ 431610 с 8-ю и 12-ю баллонами

ЗИЛ-433530 (новый модельный ряд)

ЗИЛ-ММЗ-45054

ЗИЛ-8Э130Г с ДВС работающим по газодизельному процессу

ЗИЛ-433500 с ДВС работающим по газодизельному процессу

2. В изготовление и испытания (заводские и эксплутационные) опытной партии в количестве 50 автомобилей ЗИЛ-138П, работающих на сжиженном природном газе в автохозяйствах г. Москвы.

3. В изготовление опытного образца и его испытании с опытной системой питания и хранения водорода в металлогидридных модулях (и под давлением 19,6 МПа).

4. В конструкцию крепления баллонов высокого давления седельных тягачей ЗИЛ-441610, обеспечивающих выполнение требований по пассивной безопасности и снижения металлоемкости.

5. В проектирование и доводку конструкции самосвала ЗИЛ-45054 с улучшенными показателями боковой устойчивости при разгрузке на площадке с поперечным уклоном под задними колесами;

6. В проектирование и создание опытных образцов газобаллонных автомобилей нового модельного ряда ЗИЛ-433630, ЗИЛ-433530;

7. В изготовление бортового автомобиля ЗИЛ-431610 с увеличенным объемом системы хранения (на 50%) природного газа под давлением 19,6 МПа с 12-ю баллонами.

Личный вклад соискателя заключается:

- в разработке основ теории проектной эффективности применительно к обоснованию рациональных параметров ККС ГАТС, работающих на ГМТ;

- в создании методик испытаний опытных образцов ГАТС, работающих на ГМТ и систем хранения газового топлива с использованием методов планирования эксперимента;

- в разработке методик эксплутационных испытаний ГАТС, работающих на ГМТ;

- в создании методик измерения энергопотребления ГАТС в лабораторно-дорожных и эксплутационных испытаниях при работе ДВС на газомоторных топливах;

- непосредственное участие в освоении производства ГАТС на ГМТ АМО ЗИЛ и создания производственных мощностей по производству 30 тыс. газобаллонных автомобилей в год;

- в проведении заводских (в НИЦИАМТ) и эксплуатационных испытаний в опорном автохозяйстве в г. Львове 1981 г. в качестве руководителя группы испытателей;

- в руководстве бюро "По исследованию и доводке грузовых транспортных автомобилей, работающих на газообразном топливе" АМО ЗИЛ с 1988 по 1992 г.

- участие в совместных работах ЗИЛа, НАМИ, КАМАЗа, МАЗА, НИЦИАМТ по использованию природного газа в качестве моторного топлива для дизельных автомобилей;

- в организации исследований, разработке системы и методики измерения расхода водорода при испытании 1-го образца ГАТС ЗИЛ-431410, работающего на бензоводородной смеси;

- участие в учебном процессе МГИУ по подготовке специалистов специальности 1902.01 (1501) «Автомобили и тракторостроение», а также разработка учебно-методической литературы.

Апробация работы.

Основные материалы диссертации доложены и обсуждены в докладах, семинарах, симпозиумах:

1. ТаджикНИИНТИ (г. Душанбе) семинар «Обмен опытом по применению альтернативных видов топлива на автомобильном транспорте общего пользования» 1991 г. 26.04 доклад: «Опыт работы ПО ЗИЛ по эксплуатации газобаллонных автомобилей».

2. Всесоюзная научно-техническая конференция «Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания» Кировский сельскохозяйственный институт, Киров, 1987 г. Доклад «Оценка эффективности конструкций газобаллонных автомобилей ЗИЛ-433530 и ЗИЛ-433610».

3. 1-ый Всероссийский семинар профессионалов автобизнеса «Топ-мастер-ХХ1 век», 22-25.06.1998 г. (ДК. АМО ЗИЛ). Доклад о роли МГИУ в подготовке кадров по техническому обслуживанию автотранспортных средств.

4. ХХУII Научно-техническая конференция ААИ «Автотракторостроение, промышленность и высшая школа, Москва МГТУ «МАМИ» 29, 30 сентября 1999 г.

5. ХХХ Международная научно-техническая конференция ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», Москва МГТУ «МАМИ», 25,26 сентября 2002 г.

6. Х Международная научно-техническая конференция «Герметичность, вибронадежность и экологическая безопасность насосного и компрессорного оборудования» - Гервикон г. Сумы Украина, Сумской государственный университет, 10-13 сентября 2002 г.

7. IХ Международные научные чтения Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ) семинар. 5-7 октября 2005 г.

8. II Международная конференция «Альтернативные источники энергии для больших городов», Москва, 2006 г.

9. V Международный автомобильный научный форум (МАНФ) в ТНЦ РФ «НАМИ», октябрь 2006 г.

10. Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых 13-14 июня 2007 г. «Российский автопром: теоретические и прикладные проблемы механики и машиностроения». Институт машиноведения им. А.А.Благонравова, РАН, Москва, 2007 г.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 34 печатных трудах, в том числе в 3-х монографиях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5-и глав, общих выводов, списка литературы (142 наименований).

Диссертация содержит 343 стр. машинописного текста, 147 рис., 91 таблиц, 3 приложения.

Содержание работы.

Первая глава посвящена обоснованию актуальности проблемы «Проектирования ГАТС, работающих на ГМТ», исходя из различных аспектов развивающейся экономики РФ (исторического, международной системы товародвижения, мирового производства ГАТС, финансового состояния мирового автопрома, топливно-энергетического комплекса РФ, водородной энергетики, экологии), формулированию целей работы, определению основных задач.

Трудами таких ученых как Чудаков Е.А., Фалькевич Б.С., Ротенберг Р.В., Полунгян А.А., Петрушов В.А., Певзнер Я.М., Липгарт А.А., Зимелёв Г.В., Есеновский Ю.К., Высоцкий М.С., Бухарин Н.А. и др. были заложены основы разработки ГАТС в нашей стране.

В рассмотренный период разработкой и испытаниями ГАТС и ДВС на ГМТ, а также исследованиями проблем применения ГМТ на автотранспорте работали: Самоль Г.И., Гольдблат И.И., Генкин Г.А., Кригер А.М., Островцев А.Н., Мазепа В.Г., Брагин А.В., Трофимов О.Ф., Морев А.И., Загладин П.Г., Васильев Ю.Н., Гриценко А.И., Гайнуллин Ф.Г., Мкртычан Я.С., Ерохов В.И., Карп И.Н., Пятничко А.И., Гусаров А.П., Лукшо В.А., Кабалкин В.Н., Гусаров В.В. и др.

По изучению энергопотребления ГАТС большой вклад внесли такие ученые, как Токарев А.А., Петрушов В.А., Евграфов А.Н., Московкин В.В. и др.

Вторая глава посвящена изучению энергопотребления ГАТС на различных видах топлива на стадии проектирования и производства.

В п. 2.1. получены точечные оценки ЭСС ГАТС и показателей внешней скоростной характеристики ДВС, позволяющие осуществить:

- проведение нормирования этих показателей и разработку карт контроля качества для управления производством;

- формирование основ методологии проектной эффективности при разработке ГАТС, работающих как на жидких нефтяных топливах, так и на газомоторных топливах (см. табл. 2.1, 2.2).

В п. 2.2. проведена оценка уровня соответствия ГАТС серийного производства нормативам по энергопотреблению и рассчитана удельная оценка фактора неоднородности ГАТС серийного производства:

ѕ по критерию энергопотребления - 4,02 МДж/100 кмт;

ѕ по критерию скоростных свойств - 0,59 с/т.

В п. 2.3. на основе использования факторного и регрессионного анализов результатов лабораторно-дорожных испытаний по оценке топливно-скоростных свойств ГАТС в соответствии с методиками ГОСТов 20306-90 и 22576-90 осуществлена формализация сложной системы «автомобиль-водитель-дорога-окружающая среда-производство» (А-В-Д-ОС-Пр) в систему А-Пр с обоснованием критериев энергопотребления, скоростных свойств и общезначимых параметров конструкции (рис. 2.1).

В п. 2.4. проведены результаты идентификации сложной технической системы А- Пр в виде двадцати регрессионных моделей (табл. 2.3).

В п. 2.5. проведено теоретическое исследование энергопотребления и скоростных свойств ГАТС ЗИЛ-4331, работающих на дизельном топливе, и ЗИЛ-481610, работающих на природном газе, серийного производства и определены необходимые диапазоны показателей энергопотребления, скоростных свойств и пределы варьирования значений конструктивных параметров (удельная мощность, удельный литраж ДВС, передаточное число главной передачи), обеспечивающих заданный при проектировании уровень реализации этих свойств на стадии серийного производства.

В п. 2.6. приведены результаты оценки энергопотребления опытных образцов ГАТС в различных весовых состояниях, работающих на природном газе, пропан+бутановых смесях, двухтопливных смесях (бензин+природный газ) (табл. 2.4).

В п. 2.7. исследованы энергопотребление и скоростные свойства (ЭСС) ГАТС по планам полнофакторных экспериментов типа 2³ и 2⁴. Результаты эксперимента позволили получить уравнения регрессии и количественно оценить весомость каждого конструктивного параметра при работе ДВС ГАТС как на бензине, так и на природном газе, определить характер функциональной связи между показателями ЭСС и конструктивными параметрами, показателями выходных свойств двигателя в режимах движения с Vconst и при разгоне (табл. 2.5).

В п. 2.8. приведены результаты испытаний ГАТС на бензоводородовоздушных смесях, показавшие целесообразность применения водорода в качестве добавки к бензину (энергопотребление в режиме городского цикла при этом сокращается на 2,4 - 5,6 %) и разработано ТЗ на систему хранения водорода для ГАТС ЗИЛ-431410.

Таблица 2.1 95% интервалы оценки истинных значений показателей энергопотребления грузовых автотранспортных средств, серийного производства, работающих на жидких нефтяных и газомоторных топливах

№№ пп	Автомобили, автопоезда	Расход энергии (МДж/100км) при скорости (км/ч)	Q гец МДж/100 км	Q мец МДж/100 км	Q общ МДж/100 км
		30	40	50	60	70	80
1	ЗИЛ-431410 (шины И-Н142Б), бензин А-76	724,9751,4	747,0 773,5	791,2 835,4	844,2914,9	937,0 1021,0	1047,5 1171,3
2	ЗИЛ-431410 (шины МИ-151), бензин А-76	782,3 853,1	808,9 875,2	979,6 941,5	941,5 1012,2	1052,0 1105,0	1180,1 1233,2
3	ЗИЛ-431410 + ГКБ-817 (шины И-Н142Б)	861,9 923,9	906,1976,8	968,0 1038,7	1047,5 1127,1	1171,3 1029,9	-
4	ЗИЛ-431410 + ГКБ-817 (шины МИ-151)	954,7 1034,3	998,9 1078,5	1074,1 1153,6	1180,1 1268,5	1317,2 1427,7	-
5	КамАЗ-5320, диз. топливо.	658,8 701,3	684,3735,3	739,5 790,5	816,0 875,5	922,3 990,3	1062,5 1156,0
6	КамАЗ 5320 + ГКБ-8350Э диз. топливо.	862,8 896,8	879,8 922,3	935,0 977,5	1032,8 1083,8	1168,8 1236,8	1360.01436,5
7	МАЗ-5335, диз. топливо.	603,5 646,0	641,8 675,8	701,3 752,3	794,8 845,8	918,0969,0	1062,5 1130,5
8	МАЗ-5335 + МАЗ-8926 диз. топливо.	879,5 905,3	918,0 986,0	998,8 1083,8	1113,5 1224,0	1296,3 1440,8	1483,3 1687,3
9	ЗИЛ-431610 бензин А-76				985,41056,6		1213,31270,7	1118,91466,5	898,3933,3	947,91179,5
10	ЗИЛ-431610 Vh=6л природный газ				907,81076,6		1111.11235,7
11	ЗИЛ-431610 Vh=7л природный газ				909,4989,0		1148,51188,9
12	ЗИЛ-431810 (смесь пропан+бутан)				822,3952,5		1045,61148,8	1260,21542,6	868,11206,5	1022,71291,5

Таблица 2.2 Статистические оценки показателей энергопотребления двигателей ЗИЛ (ГОСТ 14846-81)

Модель двигателя	Объем выборки	Минимальный удельный расход
		МДж/кВт.ч*	Si,МДж/кВт.ч	, %
ЗИЛ-130, Бензин А-76.	20	13,7	0,69	5,0
ЗИЛ-130 Ф, Бензин А-76.	20	13,3	0,65	4,9
ЗИЛ-375 Ф, Бензин А-76.	20	13,1	0,53	4,1
ЗИЛ-375, .Бензин А-76.	10	14,3	0,47	3.3
ЗИЛ-375, .Бензин АИ-93.	10	13,9	0,49	3.5
ЗИЛ-645, диз. топливо.	38	9,7	0,38	3,9
При работе на природном газе	7	14,4	1,0	6,9
При работе на смеси пропан+бутан	8	12,7	0,84	6,6

* Величина низшей теплоты сгорания принята:

- для бензина 44,2 МДж/кг;

- для дизельного топлива 42,5 МДж/кг;

- природного газа 47,7 МДж/кг (метан 49,8 МДж/кг) ;

- смесь «пропан+бутан» - 46,1 МДж/кг .

Рис.2.1. Блок-схема «Уровни - связи»

Таблица 2.3 Идентификация сложной системы «автомобиль-производство»

Наименование блоков моделей	Номер блока	№№ п/п	Единица измерений	Регрессионная модель
1	2	3	4	5
Критерии ЭСС- выходные параметры двигателя	1	1	кг/100 км
		2	С	(автомобили)
		3	С	(автопоезда)
		4	С
Критерии ЭСС - конструктивные параметры автомобиля	2	5	кг/100 км
		6	С
		7	С
		8	С
Показатели эксплуатационных свойств - выходные параметры двигателя	3	9	кг/100 км
		10	км/ч
Показатели ЭСС - критерии ЭСС	4	11	км/ч	Vусл=97,9-0,203 Т20-60
		12	С	Т400=31,0+0,106 Т20-60
		13	С	Vmax=38,2-0,61 Vусл
		14	кг/100 км	Qs70=0,4+1,14 Qs60
		15	кг/100 км	Qs80=-3,5+1,5 Qs60
		16	С	Т60=-102,7+3,90 Т400
		17	С	Т80=-90,8+4,50 Т400
		18	С	Т1000=3,9+1,7 Т400
Показатели эксплуатационных свойств - критерии ЭСС	5	19	кг/100 км	=-3,7+1,4 Qs60
		20	км/ч	Т20-60

Таблица 2.4Удельные энергетические показатели грузовых автотранспортных средств, работающих на различных видах топлива (смесь пропан+бутан, природный газ, бензин А-76, смесь природный газ+А-76, природный газ+ДТ)

№№ пп	Тип, модель ГАТС, двигатель	Показатели *
		QS60 Gа МДж/100кмТ	QS80 Gа МДж/100кмТ	Qгец Gа МДж/100кмТ	Qмец Gа МДж/100кмТ
1	Бортовой грузовой автомобиль с грузом ДВС с искровым зажиганием	=3,8%	=4,4%	=1,4%
2	Бортовой автопоезд с грузом ДВС с искровым зажиганием	=10,1%	=7,5%	-	-
3	Бортовой грузовой автомобиль с грузом ДВС дизельный процесс	=6,6%	=6,5%	-	-
4	Бортовой грузовой автомобиль 6х6 (ЗИЛ-131Н и УРАЛ-3750)	=5,8%	=3,2%	=1,6%	-

· верхний индекс - среднее квадратическое отклонение;

· нижний индекс в скобках - количество объектов;

· - коэффициент вариации.

Таблица 2.5 Регрессионные модели энергопотребления и скоростных свойств грузовых автотранспортных средств ЗИЛ-138А и ЗИЛ-138И

Автомобиль	Режим движения	Показатель	Обозначение	X0	Коэффициенты регрессии
					X1	X2	X3	X4	X1X2	X1X3	X2X3	X1X2X	X1X3X
ЗИЛ-431610 (ЗИЛ-138А)	Разгон на пути 400м	Время, с	ТА	42,4	2,7		-2,5	-1,5
		Расход топлива, г	QA	265,9	10,1			20,9					-6,4
	Разгон на прямой	Время, с	ТТА	86,7	33,1	-35,2	-32,3		-19,2	-17,4	19,7	12,6
		Расход топлива, г	GA	420,4	151,3	-69,9	-115,7		-60,3	-59,5	37,7	35,6
	Vconst 40/60 км/ч	Расход топлива, кг/100 км	QSA	25.7	1,6	2,4	2,9	1,8
ЗИЛ-138И	Разгон на пути 400м	Время, с	Ти	41,5	4,4		-1,75	-1,3		-0,8
		Расход топлива, г	Qи	263,5	27,3			23,7
	Разгон на прямой	Время, с	ТТи	57,7	22,6	-15,0	-11,7		-8,3	-8,3	5,2	4,1
		Расход топлива, г	Gи	310,4	106,7	-24,5	-33,5		-24,0	-47,3	9,4	13,4
	Vconst 40/60 км/ч	Расход топлива, кг/100 км	Qsи	24,3	1,6	2,9	1,8	1,6	0,7	0,6

Принято следующее кодированное обозначение варьируемых переменных:

ѕ полная масса автомобиля (Ga) - Х_1,

ѕ передаточное число главной передачи (I_о) - Х_2,

ѕ вид топлива (hu) - Х_3,

ѕ частота вращения коленчатого вала двигателя при переключении

передач в КП (nн) (Vconst) - Х₄.

Кодированное значение переменной определялось по формуле:

,

где - натуральное, текущее значение переменной;

- натуральное значение нулевого уровня переменной; - натуральное значение интервала варьирования.

обозначение: X₁ - Ga; X₂ - I₀ ; X₃ - вид топлива; X₄ - n_н;

В третьей главе заложены научные основы организации испытаний ГАТС и создания автоматизированной системы обработки экспериментальных данных (АСОЭД) ГАТС на ГМТ.

В п. 3.1. заложены научные основы формирования методологии натурных испытаний ГАТС, работающих на ГМТ, и их элементов.

В п. 3.2. разработаны:

ѕ общий алгоритм исследований (рис. 3.1);

ѕ структура этапов испытаний ГАТС, работающих на ГМТ, и получения информации (рис. 3.2);

ѕ структура научно-производственного комплекса для внедрения ГМТ в автотранспортный комплекс (рис. 3.3), являющейся основой создания АСОЭД;

ѕ приведена разработанная и реализованная стратегия повышения эффективности использования свойств ГМТ в ДВС и ГАТС ЗИЛ, в т.ч. повышение КПД ДВС и снижения токсичности выхлопных газов (на 17-96% по отдельным компонентам).

В п. 3.3. показано, что перечисленные выше направления деятельности позволили создать систему сопровождения и поддержания работоспособности ГАТС на ГМТ в эксплуатации и обеспечить эффективность проведения стендовых испытаний как ГАТС, так и их элементов на испытательном комплексе «Гидропульс» фирмы «Шенк» (ФРГ).

В п. 3.4. для измерения энергетических показателей при лабораторно-дорожных и эксплуатационных образцов ГАТС на природном газе и водороде была обоснована и разработана методика косвенного измерения расхода топлива с контролем результатов замеров весовым способом. Последнее позволило совместно с НИИАТом разработать расходный метод диагностирования работоспособности систем питания и хранения ГАТС на ГМТ.

В п. 3.5 и п. 3.6. проведены всесторонняя оценка регрессионных моделей из табл. 2.3 по критериям значимости коэффициентов регрессии, информативности и адекватности (на основании использовании критерия Фишера табл. 3.1), а также сопоставление результатов исследований скоростных свойств и энергопотребления на основе полнофакторных экспериментов 2³ и 2⁴ (рис. 3.4 и 3.5), подтвердивших качество моделей и методологию их построения.



Рис. 3.1. Общий алгоритм исследования

Рис.3.2. Этапы испытаний ГАТС на ГМТ и получения информации

Рис. 3.3. Структура научно-производственного комплекса

Таблица 3.1.Результаты оценки информационной способности и адекватности регрессионных моделей.

№№ пп функций из табл. 2.3	Информативность	Критерии расч., табл.	Адекватность
		И, %
1	3,4	83	0,76	2,3	+
2	7,2	168	0,16	3,2	+
3	7,2	167	0,33	3,3	+
4	20,8	356	0,16	2,3	+
5	10,7	227	0,26	2,3	+
6	1,8	34	0,71	4,1	+
7	5,5	125	0,36	3,3	+
8	3,9	97	0,87	2,3	+
9	12,2	302	0,1	2,9	+
10	2,4	55	0,76	2,8	+
11	11,8	243	0,48	2,2	+
12	11,8	243	0,55	2,2	+
13	9,4	207	0,21	2,2	+
14	55	638	0,06	2,2	+
15	6,9	163	0,52	2,3	+
16	20,4	352	0,47	2,2	+
17	12,4	252	0,06	3,2	+
18	174,0	1200	0,05	2,2	+
19	12,2	250	0,58	2,8	+
20	12,5	253	0,39	2,8	+

Рис. 3.4.Сопоставление оценок показателей «Расход топлива при движении с V-const =60 км/ч» и полученных по регрессионным моделям:

1 - общая, получена по априори (табл. 2.3);

2 - получена по экспериментальным данным планов 2³ полнофакторных экспериментов с автомобилем ЗИЛ-431610, топливо - газ;

- погрешность относительно оценок показателя по модели 1

Четвертая глава посвящена исследованию и формированию безопасности ГАТС, работающих на ГМТ, на стадии проектирования.

Особенностям проектирования кабин и платформ ГАТС посвятили свои работы Высоцкий М.С., О.И.Гируцкий, Ю.А.Долматовский, Б.В.Гольц, А.М.Кац, Е.В.Михайловский, В.В.Осепчугов, А.Н.Островцев, А.А.Полунгян, В.Ф.Родионов, Б.М.Фиттерман, и другие. Вопросы исследования прочности кузовных и тонкостенных пространственных конструкций рассмотрели в своих работах Е.В.Александров, Р.А.Акопян, Г.М.Багров, С.Ф.Безверхий, Трофимов О.Ф., В.Н.Белокуров, Ю.Ф.Благородный, Б.Ф.Банков, М.В.Винокуров, В.З.Власов, Н.И.Воронцова, А.А.Захаров, А.А.Иванов, Е.А.Коган, Г.К.Мирзоев, Л.Н.Никольский, В.В.Осепчугов, В.И.Песков, И.Н.Порватов, Н.Б.Софонов, Л.Н.Орлов и другие. Исследованию пассивной безопасности, расчетам конструкций за пределами упругости при статистическом и ударном нагружениях посвящены работы В.П.Агапова, В.Н.Андронова, В.В.Берминова, Н.А.Бухарина, А.А.Гвоздева, К.И.Гвинерия, А.М.Иванова, В.Н.Коршакова, А.И.Рябчинского, В.И.Сальникова, М.В.Лыюрова, О.В.Мельникова, Э.Н.Никульникова и других.

Исследованию пассивной безопасности конструкций автомобилей и дорог в нашей стране посвятили свои работы В.В.Амбарцумян, М.А.Андронов, А.В.Арутюнян, В.А.Астров, В.Л.Будник, В.Н.Иванов, В.А.Иларионов, И.К.Коршаков, Г.В.Максапетян, Л.Н.Орлов и др. Проведенный анализ работ по безопасности показал, что проблема снижения тяжести последствий ДТП с участием ГАТС, работающих на ГМТ, является многоплановой и до настоящего времени комплексно не прорабатывалась.

В п. 4.1. на основе анализа литературных источников в области безопасности ГАТС, автотранспортного процесса и существующих нормативных документов разработаны схемы структуры безопасности автотранспортного процесса при использовании ГМТ и схема системы обеспечения пассивной безопасности (рис. 4.1, 4.2).

В п. 4.2. приведено обобщение исследовательского материала по результатам испытаний ГАТС моделей ЗИЛ, работающих на ГМТ, на пассивную безопасность методами опрокидывания и фронтального столкновения, характеризующееся соответственно ускорениями 5-6 g и замедлением до 130 g.

В п. 4.3. на основе разработанного алгоритма процесса доводки ниппельного соединения и проведения комплекса соответствующих испытаний элементов системы подачи и хранения ГМТ было обеспечено:

ѕ гарантированная герметичность ниппельного соединения в условиях серийного производства;

ѕ повышение надежности соединительных трубопроводов высокого давления между баллонами за счет повышения сопротивляемости усталостным разрушениям путем оптимизации конфигурации и длины соединительных трубопроводов.

ѕ оптимизация компоновочно-конструкторской схемы (ККС) систем хранения ГМТ на лонжеронах рам ГАТС ЗИЛ-4331, ЗИЛ-133 ГЯ и ЗИЛ-130 Г из условия вероятности безотказной работы 0,999 ресурса лонжерона рамы не ниже 300 тыс. км пробега по дорогам 1 категории;

ѕ разработка математических моделей нагруженности лонжерона рамы для различных вариантов компоновки обоймы баллонов.

Перечисленный выше комплекс теоретических, исследовательских работ создал предпосылки для проведения модернизации ГАТС ЗИЛ, работающих на ГМТ, с целью повышения их надежности и пассивной безопасности.

В п. 4.4. были сформированы задачи, решение которых обеспечивало послеаварийную безопасность ГАТС, работающих на ГМТ, в том числе и на сжиженном природном газе.

Разработана блок-схема пожарной опасности ГАТС на ГМТ (рис. 4.3.) в основе которого лежит величина пожарной нагрузки (для ГАТС ЗИЛ-433610, работающего на сжатом природном газе, больше, чем для бензинового варианта на 5,6 %).

Результаты лабораторно-дорожных и эксплуатационных испытаний ГАТС, оборудованных криогенными системами хранения природного газа с вакуумной изоляцией (50-ть образцов СХ1.00.00.00) массой 80 кг и порошково-вакуумной (производство НПО «Криогенмаш» массой 216 кг) подтвердили возможность эксплуатации таких ГАТС и возможности выполнения при этом требований по пожаробезопасности, испаряемости, по динамике роста давления в криогенной системе при хранении:

- суточные потери 2,3 % - 5,8%,

- испаряемость 0,1360,196 кг/час.

- ухудшение параметров за 2 года эксплуатации составили от 11 до 15,9%.

Установлена степень влияния на приращение выдачи газа (У) из криогенного сосуда дорожных условий (Х₃ - грунт, асфальтобетонные покрытия):

У = 0,268+0,081Х₂+0,048Х₃

Х₂ - фиксированные проходные сечения газовой магистрали.

Рис. 4.1 Схема структуры безопасности автотранспортного процесса при использовании газомоторных топлив, где: САБ - система активной безопасности; СПБ - система пассивной безопасности; СПАБ - система послеаварийной безопасности; СПЖБ - система пожаробезопасности; СВ₃Б - система взрывобезопасности



Рис. 4.2 Структурная схема системы обеспечения пассивной безопасности:

СПБ - система пассивной безопасности;

ПБА - пассивная безопасность автомобиля;

ПБД - пассивная безопасность дороги (дорожные

ограждения, травмобезопасные стойки и т.п.);

ПБЧ - пассивная безопасность человека (шлемы, УС, ДУС);

А-П - автомобиль-пешеход;

А-ОУ - автомобиль-объект удара;

А-Ч-УСч - автомобиль-человек-удерживающее средство человека;

А-Г-УСг-Ч - автомобиль-груз-удерживающее средство груза-человек;

А-А - автомобиль-автомобиль;

НП-А - неподвижное препятствие-автомобиль;

БСХП_ГМТ - безопасность системы хранения и подачи газомоторного топлива

Теоретическое исследование огнестойкости и пожарной опасности элементов ГАТС, особенно деревянных конструкции (грузовая платформа, продольные брусья, на которых устанавливаются баллоны высокого давления автомобиля ЗИЛ-431610) показало целесообразность использования высокоэффективных огнезащитных средств нового поколения, содержащих ортофосфорную кислоту, продукты гидролиза крахмала, дициандиамид, сульфаты аммония и др., которые кроме огнезащитных свойств характеризуются технологической доступностью обработки древесных материалов (непосредственно в АТП при техническом обслуживании или переоборудовании ГАТС).

Испытания по тушению криогенного бака ЗИЛ-Э138П, заправленного природным газом, огнетушителем ОП-2 осуществлялось за 3 секунды и тем самым подтвердили достаточность штатных средств активной пожарной безопасности.

Рис.4.3. Блок-схема пожарной опасности грузового автотранспортного средства на газомоторных топливах

В п. 4.5. на основе проведенных натурных испытаний стальных баллонов, бывших в эксплуатации от 2 до 30 лет на борту автомобилей, работавших на сжатом природном газе, проведено точечное оценивание показателей механических свойств материала баллонов, их конструктивной прочности, надежности и рекомендовано следующее:

1. Возможность дальнейшей эксплуатации баллонов, изготовленных из стали 38ХА, бывших длительное время в эксплуатации (более 20 лет) и показавших свои высокие эксплуатационные свойства;

2.Целесообразность увеличения срока периодического освидетельствования автомобильных баллонов, изготовленных из стали 38ХА (ЧМТУ 2815-51) и стали ЗОХМА (ТУ 14-3-1248-84) с двух до пяти лет;

3.Целесообразность увеличения срока периодического освидетельствования автомобильных баллонов, изготовленных из углеродистой стали марки «Д» с двух до трех лет и более при условии ужесточения контроля качества при их изготовлении и освидетельствовании на испытательных станциях.

4. Возможность эксплуатации баллонов из легированной стали ЗОХМА на грузовых автомобилях в условиях холодного климата.

5.В целях снижения массы систем хранения ГМТ, автомобильные баллоны высокого давления для сжатого природного газа целесообразно изготовлять из стали ЗОХМА, что будет способствовать снижению энергопотребления ГАТС в эксплуатации.

В п. 4.6. при создании композиционных баллонов массой меньше стальных на 25% разработан подход создания баллонов с заданными свойствами за счет разработки программ для ЭВМ «XBALLON», «ХМОТКА» по расчету намоточных напряжений, с улучшенными свойствами пожаровзрывобезопасности (безосколочное разрушение), герметичности.

В п. 4.7. приведены результаты испытаний на нагрев баллонов:

ѕ разрушение стальных баллонов происходило при давлении 610-635 кг/см², а стеклопластикового - при 400 кг/см²;

ѕ при оборудовании баллонов предохранительными клапанами срабатывание происходило при 310-390 кг/см².

Результаты испытаний подтверждают достаточно высокий уровень взрывобезопасности баллонов высокого давления (время до взрыва баллонов составило от 14,2 до 37,5 мин.).

Испытания баллона, заполненного газовой смесью пропан-бутан при наличии в конструкции предохранительного клапана подтвердили его взрывобезопасность (стравливание и горение газа длилось 40-45 минут).

Испытания ГАТС ЗИЛ-431810, работающего на газовой смеси пропан-бутан и ЗИЛ-431610, работающего на природном газе методом создания искусственного очага загорания подтвердили взрывобезопасность ГАТС, работающих на ГМТ при наличии в системах хранения газа под давлением предохранительного устройства. Процесс горения автомобиля длился 50 мин.

В п. 4.8. на основе проведенного комплекса исследовательских натурных испытаний лабораторно-дорожных и теоретических исследований разработан комплекс расчетных методов, позволивший осуществить:

ѕ модернизацию ГАТС ЗИЛ, работающих на ГМТ;

ѕ оценку соответствия требованиям пассивной безопасности 2-х новых модификаций ГАТС ЗИЛ, работающих на сжатом природном газе (бортовой ЗИЛ-431610 с 12-тью баллонами емкостью 50 л для хранения природного газа под давлением 19,6 МПа, ЗИЛ-138АВ - седельный тягач, оборудованный 8 баллонами емкостью по 50 л каждый);

ѕ разработку опытных образцов ГАТС, работающих на сжатом природном газе и сжиженном нефтяном газе нового модельного ряда (ЗИЛ-433530, ЗИЛ-433610, ЗИЛ-4335 с газодизельным процессом).

В п. 4.9 проанализированы результаты испытаний первого образца ГАТС ЗИЛ-431410, работающего на бензоводородовоздушной топливной смеси, и проведен анализ систем хранения водорода применительно к ГАТС. В связи с чем были определены задачи, решение которых предопределит возможность применения водорода в качестве топлива для ГАТС из условий безопасности.

В п. 4.10 на основе проведенных исследований разработаны феноменологические математические модели с достаточной степенью точности (коэффициент множественной корреляции R-0,95) позволяющие моделировать:

-- изменение прочностных свойств лонжеронов рамы ГАТС для различных ККС обойм крепления баллонов;

-- динамику процесса хранения сжиженного природного газа в криогенном сосуде с вакуумной и порошково-вакуумной изоляцией (табл.4.1);

-- процесс нагрева открытым пламенем баллонов из стали «Д», металлостеклопластиковых, заправленных природным газом под давлением 155-190 кг/см² и сжиженным нефтяным газом (смесь пропан+бутан), по величине давления и температуры;

-- процесс динамики горения ГАТС, работающих на сжатом природном и сжиженном нефтяном газах, во времени по изменению давления в баллоне и температуры стенки баллонов, вентилей и в подкапотном пространстве (табл. 4.2).

Таблица 4.1 Математическая модель процесса хранения сжиженного природного газа в криогенном сосуде с вакуумной и порошково-вакуумной изоляцией.

№№ пп	Тип балланов	Наименование функциональной зависимости	Функциональная зависимость
1	Вакуумная изоляция	Изменение (рост) давления в криогенном сосуде при степени заполнения 7,9 % в зависимости от времени, ч	P=t0,00039t+0,055
2		Изменение (рост) давления в криогенном сосуде при степени заполнения 14,1 % в зависимости от времени, ч	P=t0,00014t+0,01
3		Изменение (рост) давления в криогенном сосуде при степени заполнения 24,5% в зависимости от времени, ч	P=t0,0006t+0,002
4		Изменение (рост) давления в криогенном сосуде при степени заполнения 46,0 % в зависимости от времени, ч	P=t0,00039t+0,025
5		Изменение (рост) давления в криогенном сосуде при степени заполнения 77,0 % в зависимости от времени, ч	Р=t0,00015t+0,015
6 6.1	Порошково-вакуумная изоляция	Испаряемость сжиженного природного газа при хранении в криогенном баке с открытым дренажем (в начале эксплуатационных испытаний) в зависимости от времени, сут.	GГ1 (t)= - 4,686t+82
6.2		Испаряемость сжиженного природного газа при хранении в криогенном баке с открытым дренажем (после 2-х лет эксплуатации) в зависимости от времени, сут.	GГ1 (t)= - 5,325t+82
6.3		Степень увеличения испаряемости сжиженного природного газа за 2 года эксплуатации (ухудшение эксплуатационных характеристик) в зависимости от времени, сут.	= GГ1 (t)- GГ2 (t)= -0,639t
7		Динамика роста давления в криогенном баке при бездренажном хранении сжиженного природного газа в зависимости от времени, ч : к-т заполнения бака =0,9; к-т заполнения бака =0,43; к-т заполнения бака =0,3;	P=t0,0043t+0,057+2 P=t0,002t+0,7+2,1 P=t0,006t+0, 25+3,9

Таблица 4.2 Математическая модель имитации пожара грузовых автотранспортных средств ЗИЛ-431610, ЗИЛ-431810, работающих на природном газе

№№ пп	Топливо	Наименование функциональной зависимости	Функциональная зависимость	Примечание Интервал, мин.
1	2	3	4	6
1	Система хранения газового топлива (смесь пропан+бутан) на автомобиле ЗИЛ-431810 (ЗИЛ-138)	Изменение давления сжиженного газа (смесь пропан+бутан) в баллоне, кг/см2	Рдавл=(0,11t+9) Рдавл=9-0,7(t-16,5)	0t10 10t12 16,5t30
2		Изменение температуры стенки баллона		0t11 11t36
3		Изменение температуры предохранительного клапана	Тпр к. = 13,4(t-2) Тпр к. = 16(t-22)+500	2t10 10t21 21t36
4		Изменение температуры в подкапотном пространстве	Тподк . = - 3,34 t2+160,35t-1358,2	11t37
5	Система хранения природного газа под давлением 19,6 МПа на автомобиле ЗИЛ-431610 (ЗИЛ-138А)	Изменение давления в баллонах при имитации пожара	Р= 10t+160
6		Изменение температуры в подкапотном пространстве	Ткапот=0 Ткапот=80+190е	0t3 3t15
7		Изменение температуры стенки 1-го баллона		1t9

Пятая глава посвящена разработке методологических основ проектирования ГАТС, работающих на ГМТ.

В п. 5.1. ГАТС рассмотрено с одной стороны как объект со сложной структурой в сложной организационно иерархической транспортной системе (рис. 5.1) а с другой стороны как энергетическая сложная техническая система с жизненным циклом промышленного изделия из 11 этапов, характеризующимся критериями эффективности и развития.

В п. 5.2. ГАТС рассмотрено как совокупность потенциальных свойств функциональных, надежностных и технико-экономических (ФПС, ПСН, ПТ-ЭС), уровень которых формируется на стадии проектирования, и реализуется на стадиях производства, эксплуатации (рис. 5.2) (на стадии производства это происходит ступенчато, а в эксплуатации уровень эффективности снижается практически экспоненциально:

(t)= ₁ ехр -K(t-1) …

где (t) - производительность на t-ом году эксплуатации;

₁ - производительность на 1-ом году эксплуатации;

К - коэффициент интенсивности изменения показателей свойств ГАТС.

При этом закон развития техники: Э=F₁,X=[ =f(F)] (где - время, критерии эффективности Э=(FX), критерии развития X=(), внутренние факторы =f(F), внешние факторы F) предполагает преимущество вариантов ККС ГАТС, которые при данной совокупности внутренних и внешних условий достигают максимальной энергетической эффективности.

В п. 5.3. проведен анализ физико-химических свойств ГМТ позволивший:

1. Получить статистические оценки химического состава природного газа различных месторождений и оценить стабильность по содержанию метана 92% (коэффициент вариации = 9,4%) и по теплоте сгорания ( =2,98%).

2. Разработать обобщенную таблицу диапазона показателей изменения свойств моторных топлив для оценки эффективности применения того или иного вида ГМТ в конкретных условиях эксплуатации (табл. 5.1) на основании использования шкалы желательности.

В п. 5.4. Определены методологические особенности исследования эффективности ГАТС на этапе проектирования.

Всесторонне и углубленно раскрыто понятие категории «эффективность» применительно к проектированию ГАТС как элемента транспортной системы и предложен принцип выбора численных значений критериев эффективности:

Э (И; ; U) max ; при С (И) = С₀

С (И) min ; при Э (И; ; U) = Э₀ ,

где Э - эффективность;

С - затраты;

И - измерители свойств ГАТС;

и U - условия первой и второй групп.

Последнее позволяет решить проблемы:

ѕ выбора рациональных направлений развития техники АТС;

ѕ наращивания энергетического ресурса для обеспечения растущих потребностей общества в транспортных услугах, не вызывающих отрицательных экологических последствий.

Рис. 5.1. Структура организационно-иерархической транспортной системы.

С_р - внутренняя среда (масло, воздух, тормозная жидкость, тосол...);

С_{р вн} - внешняя среда (атмосферная, дорожная);

R - совокупность режимов;

Вых - выходные характеристики;

Рис. 5.2. . Формирование и реализация ФПС, ПСН и ПТ-ЭС ТС - уровень технического состояния; Пэ - показатель эффективности; С - себестоимость (затраты) на перевозки грузов; N - количество циклов; Рэ - величина нагрузки (режим эксплуатации), NPmэ =Рез=const- характеристика выносливости; Сизд.- стоимость изделия; m-степень, от которой зависит напряженное состояние, tg1=1/Pэ1m, , tg2=1/Pэ2m, m=const, Рез= const, + - неоднородность продукции

Р_п - рабочие процессы;

М - конструкционные материалы;

Э - целевая функция эффективности;

И_н, И_ф, И_эк - измерители надежностных, функциональных, эксплуатационных свойств ГАТС;

К_ф, К_н - конструктивные параметры, определяющие функциональные или надежностные свойства;

Вн - внешняя среда.

Таблица 5.1 Диапазон изменения показателей основных свойств газомоторных топлив

Номера блоков	№№ пп	Наименование показателя	Единица измерения	Диапазон изменения
1	2	3	4	5
Показатели свойств ГМТ определяющие рабочие процессы в ДВС	1	Теплота сгорания стехиометрической смеси (при 150С, давлении 760 мм.рт.ст.)	МДж/м3	2,993,99
	2	Минимальная энергия зажигания	МДж	(0,020,29)10-3
	3	Количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания (при 150С, 760мм.рт.ст.)	м3/м3	3,7238,1
	4	Энергетический фактор топлива Фэ	МДж/м3	3,133,57
	5	Октановое число (ОЧ/Н)	-	56120
	6	Температура горения стехиометрической смеси	0С	20202370
	7	Температура воспламенения	0С	220700
	8 9	Диапазон воспламенения горючей смеси нижний верхний	% %	0,630 677
Показатели свойств ГМТ, определяющие рабочие процессы, их конструкцию, метод хранения топливоподачи	10	Плотность топлива при 150С 760 мм. рт. ст.	кг/м3 кг/л	0,672,46 0,0710,855
	11	Температура кипения	0С	-25386
	12	Низшая теплота сгорания	МДж/м3 МДж/л	10,228111,7 8,58332,812
	13	Коэффициент сжимаемости для компримированных газов (при 20,0 МПа)	-	0,811,14
	14	Упругость паров(для сжиженных газов и жидких фаз) при 200С	МПа	1,05,0
	15	Идеальные затраты работы для ожижения газа с начальными параметрами 300 К и 101,3 кПа	кДж/кг	14012019
Показатели свойств ГМТ, определяющие безопасность своего использования в транспортном процессе	16	Концентрационные пределы воспламенения газовых смесей с воздухом	% по объему	0,775
	17	Концентрационные пределы детонаций газовых смесей с воздухом	% по объему	18,359,0
	18	Температура пламени	0С	7502050
	19	Скорость горения	м/с	0,342,78
	20	Скорость распространения в воздухе	м/с	0,00170,025
	21	Коэффициент диффузии в воздухе	м2/с	510-620010-6
	22	Максимальное давление взрыва	МПа	0,720,9
Показатели свойств ГМТ, определяющие технико-экономические свойств ГАТС	23	Коэффициент относительной эффективности КОЭ	-	0,351,42
	24	Стоимость производства энергии из различных источников	$ / ГДж	2,020,0

В п. 5.5. Разработана схема формирования потенциальных свойств ГАТС в зависимости от вида топлива на основе учета системно-технической увязки элементов ГАТС (рис. 5.3):

входящих в состав объектов более высокого уровня ГАТС (рис.5.1) применительно к типажу ГАТС семейства ЗИЛ (рис. 5.4).

Рис. 5.3. Формирование потенциальных свойств грузовых автотранспортных средств в зависимости от вида топлива,

где - символ технического объединения, - показатель эффективности решения задачи системой (S+1)-го уровня, - показатель эффективности решения задачи n_s системами S- го уровня без их системно-технической увязки.

МТЗК, МТЗП, МТЗЭ, МТЗУ - материально-технические затраты конструирования, производства, эксплуатации, утилизации.

СРЕДНИЙ КЛАСС

Рис.5.4. Варианты компоновочно-конструкторских схем грузовых автотранспортных средств ЗИЛ и систем хранения природного газа под давлением 19,6 МПа в баллонах емкостью 50 л, 300 л, 500 л.

Решению теоретических вопросов и проблем эффективного использования грузового автомобильного транспорта посвящены работы Чудакова Е.А., Лейдермана СР., Каниовского П.В., Афанасьева Л.Л. (научные аспекты эксплуатации автомобильного транспорта), Великанова Д.П. (проблемы эффективного использования автомобилей), Говорущенко Н.Я., Корчагина В.А., Резника Л.Г., (проблемы теоретических основ эксплуатации грузовых автомобилей), Николина В.И., (теоретические основы функционирования транспортных систем доставки грузов), Бронштейна Л.А. (вопросы экономики, организации и планирования АТП), Дегтярева Г.Н., Батищева И.И. (вопросы организации и механизации погрузочно-разгрузочных работ на автомобильном транспорте), Гриффа М.И., Чеботарева А.А. (вопросы эффективного использования специализированного автотранспорта), Жаворонкова Е.П., Одинцова Д.Г., Беленького С.Е. (проблемы транспортного обеспечения строительства) и многих других ученых и практиков.

На основе системного подхода к функционированию ГАТС в транспортном процессе (обобщенные графы состояний ГАТС в АТП) было определено содержание внешних условий первой (активных «») и второй (пассивных «U») групп и предложена математическая модель транспортного процесса ГАТС, состоящая из 3-х этапов и 20-ти фаз (рис. 5.5).