Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ состояния вопроса. постановка цели и задач исследования 12
1.1. Анализ объектов исследования и поражающих факторов 12
1.2. Обзор методов комплексного сравнения ВКМ 18
1.3. Математический аппарат метода анализа иерархий 23
1.4. Построение структуры свойств объекта исследования
1.5. Обоснование необходимости учета свойства «Приспособленность к эвакуации» 34
1.6. Предпосылки к созданию методики повышения приспособленности к эвакуации 39
1.7. Задачи исследования 40
ГЛАВА 2. Экспертная оценка значимости свойств ВКМ 42
2.1. Разработка номенклатуры свойств ВКМ 42
2.2. Экспертная оценка свойств ВКМ 65
2.3. Выводы 78
ГЛАВА 3. Теоретические исследования динамики ВКМ с помощью имитационного математического моделирования 79
3.1. Математическое моделирование криволинейного движения ВКМ 79
3.2. Математическое моделирование движения ВКМ по неровностям 96
3.3. Методика проведения теоретических исследований 100
3.4. Результаты математического моделирования движения ВКМ 117
3.5. Выводы 133
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования 134
4.1. Объект и измерительное оборудование, используемое при проведении экспериментальных исследований 134 Стр.
4.2. Методика проведения экспериментальных исследований 144
4.3. Результаты исследований. Оценка адекватности и точности разработанных математических моделей 146
4.4. Выводы 149
ГЛАВА 5. Методика обеспечения эвакуационных свойств вкм на этапе проектирования 150
5.1. Разработка методики обеспечения «Приспособленности к эвакуации» ВКМ 150
5.2. Пример использования методики обеспечения «Приспособленности к эвакуации» ВКМ 156
5.3. Выводы 160
Основные результаты и выводы 161
Список литературы
- Математический аппарат метода анализа иерархий
- Экспертная оценка свойств ВКМ
- Результаты математического моделирования движения ВКМ
- Методика проведения экспериментальных исследований
Введение к работе
Актуальность темы. Непрерывное совершенствование боевых средств поражения противника влечет за собой необходимость обеспечения защищенности военных машин. На основе данных, представленных в открытых источниках, можно сделать вывод о существующей тенденции к увеличению числа боевых столкновений, происходящих в форме, так называемых, локальных конфликтов, в которых широкое применение получили военные колесные машины (ВКМ).
Опыт вооруженных конфликтов и антитеррористических операций последних лет показал, что ВКМ подвергаются воздействию стрелкового оружия, легкого артиллерийского вооружения и мин. Статистика современных вооруженных конфликтов свидетельствует о высоком проценте поражения техники посредством минного подрыва, потери личного состава от которого превышают 60% от общих.
Исходя из требований повышенной защищённости от воздействия мин, за рубежом был разработан и принят на вооружение новый тип ВКМ – объекты типа MRAP (Mine Resistant Ambush Protected – защищенные от подрыва и атак из засад). Широкое применение MRAP началось в Ираке в 2003 году и продолжается по сей день в зонах локальных конфликтов с участием США и стран, входящих в блок НАТО.
За последнее десятилетие в России также был проведен ряд ОКР, направленных на разработку подобного типа машин, по итогам которых созданы машины КамАЗ-63698 и Урал-63095 (Рис. 1) (проект «Тайфун»).
Особенностью локальных конфликтов является ведение боевых действий с устройством засад и снайперским обстрелом. Со времен Второй мировой войны усиление эффекта засадной тактики основывается на принципе обездвиживания первой и последней машин в
колонне, и дальнейшем
Рис 1. Урал-63095
уничтожении техники.
Скорейшая эвакуация первой и последней машины позволила бы
колонне, попавшей в засаду, вести бой в более выгодных условиях. Как
правило, первой и последней идут самые защищённые, а, следовательно, и
самые тяжелые машины. Если даже в колонне имеется однотипная машина,
способная эвакуировать поврежденную тяжелую машину в обычных
условиях, то это не является гарантом того, что в условиях засады под
обстрелом противника такая задача будет выполнена.
Исходя из вышесказанного, было сделано предположение о важности реализации ВКМ возможности за кратчайшее время покинуть место подрыва, что позволило бы всей колонне вести бой в более выгодных условиях или оперативно покинуть зону воздействия засады противника.
Целью работы является улучшение приспособленности к эвакуации военных колесных машин за счет выбора рациональных конструктивных решений на стадии проектирования с помощью имитационного математического моделирования.
Изменения, направленные на улучшение приспособленности к эвакуации объекта, могут коснуться конструкции трансмиссии, рулевого управления, ходовой части и несущей системы, а также распределения нагрузок по осям и ряда других характеристик. Улучшение параметров, связанных с приспособленностью ВКМ к эвакуации, может вызвать кардинальные изменения показателей других свойств. Таким образом, внесение изменений в конструкцию ВКМ в целях улучшения приспособленности к эвакуации, может оказать негативное влияние на другие свойства. В связи с чем, при разработке конструкции машины, удовлетворяющей требованиям по приспособленности к эвакуации, необходимо проведение оценки влияния внесенных изменений на общую эффективность ВКМ.
Методы, позволяющие оценить влияние одних показателей на другие, носят название «Комплексных методов сравнения». Основой методов комплексного сравнения является номенклатура критериев сравнения, позволяющих всесторонне оценить сравниваемые машины. Проведенные исследования существующих номенклатур показали, что для сравнения ВКМ типа MRAP необходима разработка новой номенклатуры. Проведенный анализ также показал, что свойство «Приспособленность к эвакуации» учтено только в одной номенклатуре из известных ранее.
Вместе с этим следует отметить, что свойство «Приспособленность к эвакуации» ещё не заняло своего места в основных группах свойств ВКМ, таких как «Живучесть», «Подвижность» и др. В связи с чем, актуальными являются задачи по определению принадлежности данного свойства к одной из вышеупомянутых групп и по оценке его значимости по отношению к другим свойствам, входящим в номенклатуру.
Для определения влияния внесенных в конструкцию изменений с целью повышения приспособленности к эвакуации необходимо получить и оценить показатели свойств ВКМ как в стандартных эксплуатационных условиях, так и в условиях движения после осуществления подрыва. Показатели ВКМ на этапе проектирования могут быть спрогнозированы с помощью имитационного математического моделирования. Для моделирования движения ВКМ необходимо разработать математическую модель, позволяющую прогнозировать показатели свойств при различных вариантах конструкции.
Анализ известных математических моделей динамики транспортных средств позволил сделать вывод об их низкой пригодности для решения задач, связанных с оценкой динамических свойств ВКМ после имитации воздействия средств поражения, и соответственно, о необходимости либо их доработки, либо создания новых моделей, позволяющих решать такие задачи.
Исходя из вышесказанного, в работе для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
разработана номенклатура свойств, предназначенная для определения значимости показателей и предпочтительности возможных конструктивных решений ВКМ;
обоснована принадлежность свойства «Приспособленность к эвакуации» к конкретной группе свойств, входящих в номенклатуру. Определена значимость свойства «Приспособленность к эвакуации» по отношению к другим свойствам, входящим в номенклатуру;
разработаны оригинальные математические модели, пригодные для исследования движения ВКМ типа MRAP с отдельными неисправными узлами и системами (трансмиссия, тормозная система, рулевое управление, движитель) как при движении одиночной ВКМ, в случае самоэвакуации, так и при движении машин в сцепке, в случае эвакуации ВКМ сторонними средствами;
выполнено сравнение результатов имитационного моделирования и натурных экспериментов с целью оценки адекватности и точности разработанной математической модели;
проведен комплекс теоретических исследований ВКМ с колесной формулой 66 при различных вариантах конструкции трансмиссии, рулевого управления, компоновки колёсного движителя как при движении одиночной машины, так и при движении машин в сцепке, а также при имитации повреждений ходовой части с целью оценки возможностей самостоятельной эвакуации после воздействия средств поражения;
разработана методика повышения эвакуационных свойств ВКМ на этапе проектирования. Проведена сравнительная оценка ВКМ при различных конструктивных исполнениях.
Научная новизна заключается:
в разработанной номенклатуре свойств ВКМ типа MRAP, отличающейся от существующих номенклатур учетом свойства «Приспособленность к эвакуации»;
во введении в разработанную номенклатуру нового критерия оценки свойства «Приспособленность к эвакуации» - «Эвакуация «своим ходом»», что позволяет более точно проводить оценку эвакуационных свойств;
в методике обеспечения эвакуационных свойств ВКМ, основой которой являются разработанные программный комплекс, позволяющий проводить сравнения методом анализа иерархий, и математические модели
движения ВКМ с имитацией воздействия средств поражения в виде неисправностей работы отдельных узлов, агрегатов и систем;
в результатах теоретических исследований динамики ВКМ типа MRAP
с различными типами трансмиссии, компоновкой движителя и схемой
рулевого управления, а также при имитации неисправностей тормозной
системы и повреждения ходовой части в случае самоэвакуации после
воздействия средств поражения.
Практическая ценность работы заключается:
в разработанном программном комплексе, позволяющем проводить сравнения методом анализа иерархий, в том числе и методом индивидуального анкетирования;
в комплексе программ для ЭВМ, позволяющем имитировать динамику ВКМ с колесной формулой 66 при различных вариантах конструкции трансмиссии, рулевого управления, а также при имитации неисправностей тормозной системы и повреждения ходовой части, позволяющем проводить оценку возможностей по эвакуации сторонними средствами и самостоятельной эвакуации после воздействия средств поражения противника.
Личный вклад
Все представляемые к защите данные и результаты являются оригинальными и, кроме исключительных специально оговоренных случаев, получены соискателем лично.
Реализация результатов работы.
Результаты исследований, основанные на разработанном программном комплексе, позволяющем проводить сравнения методом анализа иерархий, вошли в научно-технические отчеты, выполненные в ОАО «НИИ стали», ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» и НИИСМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты работы также используются в учебном процессе при подготовке специалистов на кафедре «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы заслушивались и обсуждались:
на научных семинарах кафедры многоцелевых гусеничных машин и мобильных роботов МГТУ им. Н.Э. Баумана. М., 2011-2015;
на научном семинаре кафедры колесных машин МГТУ им. Н.Э. Баумана. М., 2015;
на научно-техническом семинаре кафедры «Тягачи и амфибийные машины» ГТУ МАДИ. М., 2011;
на международной молодежной конференции «Энергоэффективный автомобильный транспорт будущего» «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)». М., 2012.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, из них по перечню, рекомендованному ВАК РФ - 2.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы. Работа изложена на 185 листах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 20 таблиц. Библиография работы содержит 94 наименования.
Математический аппарат метода анализа иерархий
Рассмотренный метод предназначен для сравнения объектов с использованием фиксированного перечня показателей. При этом для каждого нового объекта, обладающего другим набором свойств, будет возникать необходимость в составлении новых аналитических зависимостей или проведении экспертной оценки. Использование метода является предпочтительным для сравнения объектов, аналитические зависимости для которых уже рассчитаны. Для объектов новых типов использование данного метода представляет собой достаточно трудоемкую процедуру. Обобщенной оценкой второго метода является боевой потенциал объекта боевой системы. Р0 = F[S), (1.3) где Р0 - боевой потенциал объекта; S - множество свойств боевой системы.
С помощью второго метода можно получить интегральную оценку боевых возможностей объекта боевой системы и группировок войск (сил) по решению боевых задач в соответствии со своим функциональным назначением по четырем боевым свойствам (мобильность, живучесть, ударная мощь, управление). В ходе оценки учитываются весовые коэффициенты свойств. Однако в связи с тем, что при сравнении объектов не учитываются эксплуатационные свойства, использование данного метода ограничено. Обобщенной оценкой третьего метода является военно-технико-экономический уровень. ВТУ ВТУ ВТУ - - СТ СТ , (1.4) где 77ВТУ - показатель военно-технического уровня; 77СТ - стоимостной показатель; «ВТУ весомость показателя военно-технического уровня; аг - весомость стоимостного показателя. Данная оценка представляет собой комбинацию из показателей боевых и эксплуатационных свойств ВКМ, а также стоимостных показателей. В методе учитываются весовые коэффициенты свойств. Однако использование данного метода на стадии проектирования ограничено в связи с необходимостью использования данных по стоимостным показателям. Проведенный анализ вышеописанных методов сравнения показал, что их использование не позволяет корректно провести сравнение ВКМ. Вместе с этим он позволил сформулировать перечень критериев, которым должен удовлетворять искомый метод сравнения. Во-первых, метод должен учитывать полный перечень свойств и характеризующих их показателей. Во-вторых, метод должен иметь вариативность для возможного внесения или удаления каких-либо показателей и свойств. В-третьих, сравнение должно проходить на основании значимости свойств и характеризующих их показателей.
Перечисленным выше требованиям удовлетворяет метод анализа иерархий (МАИ). МАИ - один из методов системного планирования, разработанный в 60-х годах американским ученым Т. Саати. Основной частью планирования системы является анализ альтернативных решений поставленой задачи. Применительно к задаче сравнения ВКМ будет использоваться только эта часть МАИ. В связи с чем, в дальнейшем, под использованием МАИ будет подразумеваться использование метода анализа альтернативных решений, являющегося частью метода системного планирования.
На сегодняшний день МАИ широко используется для анализа и выбора перспективных направлений в исследовании ВКМ, выбора шасси для создания семейства спецмашин, выбора конкретных образцов ВКМ, а также других исследований, в которых требуется количественная оценка превосходства одного варианта решения задач над другими.
Иерархия свойств для использования МАИ строится в соответствии со спецификой проводимого сравнения. Количество показателей и детальность проработки зависят от уровня детализации сравниваемых альтернативных вариантов. Ниже описаны иерархии, разработанные для сравнения объектов, находящихся на различных стадиях проектирования. Начиная с 90-х годов XX века на кафедре «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством Ю.Л. Рождественского было положено начало широкого применения МАИ для сравнения ВКМ и автобронетанковой техники (АБТТ), что нашло отражение в ряде научных работ.
В [29] на основании использованных данных, полученных посредством аппарата МАИ, были обоснованы оценочные показатели шасси для спецавтомобилей на стадии проектирования. Заключительной частью работы явился выбор шасси для спецавтомобиля.
Работа [62] была посвящена анализу применимости существующих методов сравнения. Также был предложен новый метод комплексного сравнения военных гусеничных машин на основе МАИ. Была подтверждена работоспособность нового метода путем сравнения объектов АБТТ времен Великой Отечественной войны. Номенклатура критериев состояла из полного перечня показателей, необходимого для всесторонней оценки объектов АБТТ. Сравнение при помощи такой номенклатуры показателей является наиболее предпочтительным, однако является более трудоемким и требует большого количества данных. Такое сравнение представляется затруднительным для использования при сравнении машин, производящихся серийно, и не представляется возможным для сравнения машин на этапе проектирования. Также в работе в качестве примера использования метода была решена реальная задача в части выбора варианта модернизации объекта АБТТ.
В ОАО «НИИ стали» за последние годы был проведен ряд научно-исследовательских работ на основе МАИ. При сравнении образцов использовалась модернизированная методика, где в качестве собственных векторов значимости объектов были использованы не экспертные оценки, а конкретные значения некоторых показателей.
Экспертная оценка свойств ВКМ
На этапе эскизного проектирования представляется возможным оценить затраты на эксплуатационные материалы, а именно определения показателя удельный расход топлива. Таким образом, единственным показателем свойства экономичность эксплуатации будет удельный расход топлива.
Эргономичность – это свойство изделия, характеризующее степень его приспособленности к взаимодействию с экипажем с точки зрения создания оптимальных условий для полной реализации боевых и технических возможностей боевой машины, соблюдения мер безопасности и норм гигиены. Эргономика характеризуется следующими группами показателей: гигиенические, антропометрические, психологические, физиологические, психофизиологические [86].
Гигиенические параметры характеризуют соответствие параметров микроклимата внутри машины предъявляемым нормам обитания экипажа. Антропометрические параметры эргономики характеризуют соответствие машины и ее элементов формам и размерам человеческого тела. Психологические показатели характеризуют соответствие условий возможностям человека по восприятию и переработке информации, быстрому освоению объекта. Физиологические и психофизиологические показатели характеризуют соответствие машины и ее элементов силовым и скоростным возможностям человека. Физиологические – в части реализации, психофизиологические – в части обратной реакции на происходящее.
При проектировании ВКМ гигиенические, антропометрические, психологические и частично физиологические и психофизиологические требования эргономики учитываются существующими ГОСТ, ОСТ, РД, а также задаются в ТТТ к проектируемому объекту. В связи с этим в качестве критериев свойства эргономичность были приняты показатели, характеризующие конструкторские решения при проектировании объектов, которые являются физиологическими и психофизиологическими показателями. Для оценки эргономичности объекта критерии оценки были разделены на две группы: - эргономичность экипажа; - эргономичность десанта. Эргономичность экипажа оценивается: - приспособленностью к нахождению в объекте; эргономичность десанта оценивается двумя критериями: - приспособленностью к нахождению в объекте - приспособленностью к выходу из объекта. Для экипажа и десанта показатели эргономичности будут различными. Приспособленность к нахождению в объекте экипажа характеризуется: - обзорностью; - вибро- и шумонагруженностью; Эти показатели позволяют сравнить преимущества и недостатки капотной и бескапотной компоновки. СКО ускорений на местах экипажа и десанта также будут влиять на эргономичность, однако эти показатели будут учтены в свойстве автономность. Приспособленность к выходу из объекта в части экипажа имеет неочевидную зависимость от компоновки, в связи с чем этот критерий был исключен из номенклатуры.
Приспособленность к нахождению в объекте десанта можно характеризовать вибро-шумонагруженностью десанта. Приспособленность к выходу из объекта десанта характеризуется: - высотой порога выхода от земли; - размерами выхода; - расположением (сбоку и/или сзади) выхода для штатного покидания объекта при спешивании. Под основными свойствами, характеризующими безопасность машины, понимаются [49]: - активная безопасность; - пассивная безопасность.
Из требований активной безопасности наиболее важным является соблюдение нормативов тормозных свойств, регламентируемых международными и национальными стандартами. К активной безопасности относят также требования по устойчивости [49].
Устойчивость движения транспортного средства (ТС) определяется способностью ТС сохранять параметры положения и движения при действии и после прекращения действия возмущающих сил, стремящихся изменить эти параметры. В соответствии с теорией проведения испытаний автомобильной техники под параметрами положения понимаются [19]: - угол продольного крена; - угол бокового (поперечного) крена; - угол поворота относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс. К параметрам движения относятся: - устойчивость угловой скорости относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс; - устойчивость линейной скорости бокового смещения. Исходя из того, что положение центра масс во всех сравниваемых объектах остается неизменным, а предельные скорости совершения маневра являются показателями свойства управляемость, в качестве критериев оценки активной безопасности был принят критерий тормозные свойства. Показателями тормозных свойств являются [63]:
Результаты математического моделирования движения ВКМ
Элементарные работы упругих и демпфирующих сил Pj двухуровневой подвески целесообразней всего представить в виде элементарных работ сил, приведенных к осям колеса.
Активными силовыми факторами в рассматриваемой системе являются: сила тяжести, упругие и демпфирующие силы подвесок колес, силы в шинах колес, крутящий момент силовой установки, силы сопротивления движению ВКМ. Тогда: mogSzc - элементарная работа силы тяжести кузова ВКМ; mKgSzKj -элементарная работа силы тяжести 7-го колеса; PjSfj - элементарная работа силы Pj в 7-ой подвеске, приведенной к оси колеса на виртуальном ходе подвески Sff; Pmj8rmj - элементарная работа силы Pmj в шине 7-ого колеса на виртуальной деформации шины 8гш/; P/JSSJ - элементарная работа силы сопротивления движению Pfj j-го колеса на виртуальном перемещении колеса &у вдоль опорной поверхности; RJSSJ - элементарная работа реакций на грунте Ру 7-го колеса на виртуальном перемещении колеса &, вдоль опорной поверхности.
Тогда общее уравнение динамики в виде суммы элементарных работ активных и инерционных силовых факторов примет вид: В ходе ряда преобразований путем выражения кинематических связей и подстановки данных зависимостей в общее уравнение динамики была получена система дифференциальных уравнений (3.31): ЩРс = -ЦрШ] sin «у -2Х C0S07 +HRJ cosa/ і і і щіс = -rn g + Х ш/cosay Х sinay - R,sinay; і і і І ф = - Pujjz j sinay + x j cosay) -Z ff(z/ cosay - xy sinay) + j J (3.31) + X /(z cosay - x j sinay); j V = ХЗД C0S07 "Z V; sin07 +ХЗД sinap j j j mkfj = —mkgcoscp -Pj+ Pmj cos((p + a) + Pjj sin( + cc) + R sin((p + cr); где mo - масса BKM, xc,zc - проекции ускорения центра масс объекта на оси неподвижной декартовой системы координат; 19 - момент инерции кузова относительно оси СУ, 1ф - момент инерции кузова относительно оси СХ ; РШ]- -сила в шине 7-ого колеса, P/j - сила сопротивления движению 7-го колеса; Pj -сила в 7-ой подвеске приведенная к оси колеса, Rj - реакция на грунт j-го колеса, а, - угол наклона опорного основания под 7-м колесом; р - продольный угол наклона корпуса относительно опорного основания.
Суммирование в системе ведется по всем колесам. Описание математической модели, используемой для определения показателей прямолинейного движения ВКМ по неровностям, приведено в [79]. Описанные выше модели были использованы для определения показателей свойств, содержащихся в номенклатуре (таблица 6).
Замедление Энергоэффективность Потребная мощность для прямолинейного движения с максимальной скоростью Потребная мощность для совершения поворота с заданным радиусом на максимальной скорости Потребная мощность для поворота с минимальным радиусом на минимальной скорости Быстроходность Максимальная скорость по шоссе на горизонтальном основании при заданной мощности В части динамичности
Средняя скорость движения по грунтовым дорогам, ограниченная по системе подрессоривания В части плавности хода Предельная скорость выполнения маневра «поворот» В части управляемости Предельная скорость выполнения маневра «переставка» Предельная скорость по отрыву колес от грунта на заданной высоте неровностей Внешний минимальный габаритный радиус поворота В части маневренности Автономность Ограничение по СКО вертикальных виброускорений В частипереносимостичеловека Приспособленность к эвакуации Максимальная масса эвакуируемого объекта под углом 15 В части эвакоспособности Потребная мощность двигателя для эвакуации под углом 15 В части эвакопригодности Минимальный внешний радиус поворота при эвакуации В части эвакуации своим ходом Максимальная скорость при эвакуации Максимальный угол подъема при эвакуации Потребная мощность для прямолинейного движения при эвакуации Потребная мощность для совершения поворота с заданным радиусом Потребная мощность для поворота с минимальным радиусом при эвакуации
Испытания «поворот Rп = 35 м» предназначены для определения максимальной скорости маневра при входе в поворот. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 52302 [24].
Участок дороги, на котором проводят испытания, должен быть горизонтальным, сухим, ровным, чистым, с асфальтобетонным покрытием. Под сухим покрытием понимают асфальтобетонное покрытие с коэффициентом сцепления 0,75 ± 0,05. Максимально допустимый уклон в любом направлении не более 1 %.
Для определения с помощью натурного эксперимента максимальной скорости ВКМ при выполнении маневра (далее – скорость маневра Vм), осуществляют три заезда. При этом скорость маневра определяется как среднее арифметическое значение наибольших полученных скоростей заездов, при которых не было выхода за пределы разметки или отрыва хотя бы одного из колес ВКМ от поверхности дороги.
Методика проведения экспериментальных исследований
С целью повышения приспособленности ВКМ к эвакуации разработана оригинальная методика (см. рис. 5.1). В данной работе под методикой подразумевается последовательность действий, осуществляемых при проектировании ВКМ. Которая может быть представлена в следующем виде: 1. Составление перечня критериев для сравнения приоритетности различных модификаций ВКМ. 2. Составление перечня модификаций объектов сравнения (ВКМ с различными комбинациями типов трансмиссии, рулевого управления, компоновкой колесного движителя и др.). Исключение заведомо неэффективных вариантов. 3. Доработка с учетом всех требований, предъявляемых к теоретическим исследованиям динамики выбранных модификаций, математических моделей движения ВКМ при различных вариантах конструкции трансмиссии, рулевого управления, а также при имитации неисправностей тормозной системы и повреждения ходовой части. 4. Последовательная реализация в математической модели всех модификаций ВКМ из составленного перечня и определение значения показателей при движении: - с исправными узлами и системами; - с неисправными узлами и системами. 5. Проведение экспертной оценки значимости свойств ВКМ и приоритетности альтернативных модификаций, на основании значения показателей, полученных посредством математического моделирования. 6. Выбор наилучшего варианта модификации ВКМ на основе полученных результатов.
Поворот колесной машины может осуществляться двумя различными способами [56]: за счет поворота колес или звеньев в горизонтальной плоскости – кинематический способ, или за счет создания на колесах правого и левого борта различных по величине или направлению продольных сил – силовой способ. В некоторых источниках [42, 65] поворот плоскостей вращения колес относительно оси на одинаковый угол (поворот оси или звеньев) выносят в отдельный способ, что, по мнению автора работы, не является значимым.
Для рулевого управления ВКМ на сегодняшний день наиболее характерным является кинематический способ поворота [75, 78].
В зависимости от компоновки колесного движителя возможно различное количество колес участвующих в повороте. В конструкции ВКМ с колесной формулой 6х6 могут быть реализованы следующие схемы рулевого управления [42, 73]: 1-00, 12-0, 1-2-3,- 1-0-3. При этом реализация второй схемы рулевого управления целесообразна только в случаях смещения вперед средней оси или равномерного распределения осей по базе.
Существующие компоновки колесного движителя ВКМ типа MRAP с колесной формулой 6х6 представлены на рис. 5.2. Схема «а» получила наибольшее распространение в связи с тем, что многие узлы первого поколения MRAP были изготовлены на базе коммерческих автомобилей. Коммерческие грузовики International WorkStar 7000 и FMTV явились базой для изготовления наиболее распространенных в США MRAP таких как MaxxPro и Caiman, соответственно [17]. Аналогичная ситуация складывалась и в РФ – MRAP семейства «Медведь» были созданы на базе коммерческих грузовиков производства ОАО «АЗ «Урал» и ПАО «Камаз». Современные MRAP в основном имеют такое же расположение осей, как показано на схеме «а».
Равномерное расположение осей по базе (схема «в») наиболее часто применяется на трехосных БТР. Примерами подобной компоновочной схемы являются AMX-10 6x6 (Франция) [54], ARMA (Турция) [76] и др. Для ВКМ типа MRAP равномерное расположение колес по базе является менее характерным. Исключениями являются КамАЗ-63969 и Titus производства компании Nexter Systems (Франция) [95] (рис. 5.5).
На основании проведенного анализа существующих конструкций трансмиссий, рулевого управления и компоновки колесного движителя происходит формирование перечня возможных комбинаций. При этом необходимо провести отбраковку заведомо неработоспособных и неэффективных комбинаций типов трансмиссии, схем рулевого управления и компоновки движителя. Для прогнозирования значений показателей каждого альтернативного варианта необходимо последовательно внести параметры каждой модификации в математическую модель, предназначенную для определения конкретного вида показателей.
Одновременно с работами по прогнозированию значений показателей различных модификаций ВКМ необходимо провести экспертную оценку их значимости.
Определение значимости осуществляется в соответствии с последовательностью, описанной в п.2.2.2.
Первым этапом оценки является отбор экспертов, ознакомление экспертов с целью, для которой подбирается конструкция ВКМ, номенклатурой критериев и правилами проведения сравнения.
Далее проводится непосредственно сравнение значимости свойств, входящих в номенклатуру. Сравнение проводится путем индивидуального анкетирования. Каждый эксперт, независимо от других, оценивает значимость свойств и показателей, входящих в номенклатуру, посредством парного сравнения. Математический аппарат, шкала оценок и правила их проставления описаны в п.1.3. настоящей работы.
После проведения оценки экспертные данные из каждого анкетного листа заносятся в ПК «АИ». Принцип работы с ПК «АИ» приведен в разделе 2.2.3. Результаты оценки значимости свойств и показателей, полученные посредством ПК «АИ» будут использованы в дальнейшем.
На основе результатов экспертной оценки и значения показателей, спрогнозированных посредством имитационного моделирования, проводится сравнение значимости различных модификаций ВКМ. Принятые к сравнению модификации удобнее разделить на группы по 5-7 модификаций в каждой.
Для сравнения приоритетности альтернативных вариантов также используется экспертное мнение. Сравнение проводится путем индивидуального анкетирования. В случае формирования из альтернативных вариантов нескольких групп, необходимо провести итоговое сравнение между модификациями, получившими наибольшую значимость в каждой группе.
Данные из анкетных листов каждого эксперта заносятся в ПК «АИ». При этом количество экспертов, сравнивающих свойства, может не совпадать с количеством экспертов, сравнивающих альтернативы.
Полученный результат сравнения показывает, насколько один альтернативный вариант более предпочтителен по отношению к другим. Альтернативный вариант, имеющий наибольшую значимость по мнению экспертов, является наиболее подходящим для решения поставленной задачи. Данный вывод является искомым и окончательным результатом всей методики.