УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01N19/00 

Настоящее изобретение относится к устройству для измерения сопротивления и/или трения между колесом транспортного средства и проезжей частью дороги или между шасси самолета и взлетно-посадочной полосой, когда самолет движется по земле.

С развитием техники возрастают требования к безопасности движения транспорта. В этой связи важным фактором является трение, которое должно присутствовать между колесом и проезжей частью дороги. Это касается всех видов колес транспортных средств, которые движутся по проезжей части. Однако недостаточно знать о существовании трения, а следует знать и то, что трение является довольно большим. Для определения того, является ли трение довольно большим, необходимо иметь единицы измерения, которые должны быть сравнимыми. Единицы измерения должны иметь базы отсчета. До настоящего времени понятие измерения трения не было адекватным, так как не существовало оборудования, способного определять это способом, который мог бы дать надежные сведения.

Прежде чем можно было получить их, необходимо иметь единицы измерения трения, которые могут соотноситься и сравниваться с другими. Это также относится к взлетно-посадочным полосам, используемым самолетами.

Часто можно наблюдать, что пилоты не соглашаются с наземным персоналом в отношении показателей трения, например, на взлетно-посадочной полосе. Это часто является, главным образом, результатом разногласия в отношении основных измеренных величин, вызванного различием в оборудовании, которое используется для измерения.

Причина этого заключается в отсутствии измерительного оборудования, которое способно давать надежные величины с приемлемыми базами отсчета. Это обусловлено тем, что трение, возникающее во время торможения, имеет очень сложное поведение, на которое влияют многие факторы, как, например, поверхность земли, скорость транспортного средства, температура воздуха, конструкция шин, качество резины у шин и, по крайней мере, наличие снега или льда на земле. Как отмечено выше, фактором, имеющим большое значение, прежде всего является наличие водяного покрытия на проезжей части дороги, размер площади, покрытой водой, и свойства воды. В качестве примера можно упомянуть, что вода, смешанная с воздухом, обладает совершенно другими свойствами, чем вода, которая не смешана с воздухом. Нельзя не осознавать и не учитывать это последнее условие.

Следовательно, существует потребность в устройстве для измерения трения и сопротивления, и настоящее изобретение может способствовать тому, чтобы показания могли быть в одинаковых международных основных единицах. Те, кто получают цифровые данные, будут уверены в том, что показания не отклоняются или не имеют другие базы отсчета, чем некоторые другие при одинаковых условиях.

Для решения этой проблемы впервые предлагается совершенная измерительная система для достижения большей безопасности движения в этом секторе. Для получения удовлетворительной системы необходимо отделить воздействующие факторы, которые могут иметь небольшое значение для результата, а наиболее важным является знание основных факторов и сосредоточение на одном факторе, имеющем наибольшее значение.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, способного легко и надежным образом регистрировать данные. Данные должны быть преобразованы и отображены на мониторе, например, в кабине водителя транспортного средства. Таким образом, можно считывать правильные величины, которые будут информировать о фактических состояниях трения и о сопротивлении на проезжей части дороги.

Существуют большие различия в способе влияния воды на устройство для измерения трения. Вода, падающая, например, в виде дождя во время взятия пробы, совершенно отличается от воды, спокойно находящейся на дороге, и добавленной водой для имитирования является дождевая вода. Кроме того, количество воды (глубина) имеет большое значение для измерения сопротивления. Во время осуществления настоящего изобретения можно исключить ряд обычно встречающих факторов, чтобы можно было считывать величины непосредственно на мониторе без преобразования внешних данных, касающихся состояния дороги, шин, плотности воды и т.д.

Устройство согласно настоящему изобретению содержит, в основном, обрезиненное колесо с пневматической тормозной системой. Колесо закреплено на подвеске, которая может быть легко присоединена к транспортному средству, предназначенному для проведения испытаний.

Подвеску крепят винтами к передку транспортного средства и колесо может быть под соответствующим усилием прижато к проезжей части дороги. Колесо подвешено на соединительном элементе, который может совершать ограниченный поворот в вертикальной плоскости и, таким образом, воспринимать незначительные неровности на проезжей части.

При движении впереди транспортного средства колесо будет воспринимать приложенную силу. Другими словами, противодействующая сила и сила будут равны. Усилие, которому сопротивляется колесо, является важным фактором для получения данных.

Это усилие, в общем, будет изменяться в зависимости от внешних условий. Для определения усилия, его изменения и т.д. измерительный элемент с большой точностью воспринимает усилие и посредством электронного устройства может отображать его на мониторе в кабине транспортного средства.

В патенте США 4958512 описывается устройство для измерения сил торможения. К катящемуся колесу приложена вертикальная и горизонтальная сила. Сила торможения непрерывно изменяется для нахождения оптимальных значений трения. Устройство установлено на тянущем транспортном средстве.

В патенте США 4098111 описывается система и устройство для использования поднимаемого и опускаемого колеса с устройством для обнаружения вертикальных и горизонтальных нагрузок. Устройство имеет сравнительно сложное выполнение и установлено сзади автомобиля.

Теперь изобретение будет описано со ссылкой на чертежи, на которых позиции, обозначающие составные части, соответствуют позициям в описании.

Фиг.1 - вид сбоку устройства согласно изобретению с колесом;

фиг.2 - вид устройства спереди;

фиг.3 - вид устройства сверху;

фиг.4 - вид устройства, установленного впереди автомобиля.

На виде сбоку на фиг.1 и на виде спереди на фиг.2 показана подвеска 1 или крепежная плита, которая одной стороной прикреплена к устройству, а другой стороной - к автомобилю. На фиг.4 устройство расположено впереди автомобиля 13.

Кроме того, устройство содержит, по крайней мере, одно обрезиненное колесо 2, которое предпочтительно под действием своего собственного веса прижимается к земле 5. В колесе имеется втулка 4, снабженная тормозами, предпочтительно типа пневматической тормозной системы.

Подвеска колеса содержит вертикальный держатель 3, который поддерживается верхним концом и может поворачиваться вокруг точки 7 поворота подобно маятнику. Рычаг 8 может также двигаться вокруг его опоры 9, которая соединена с плитой 1, прикрепленной к автомобилю 13.

Чтобы вертикальный держатель не выходил из своего точного положения во время движения автомобиля и не имел слишком свободной посадки, предусмотрен регулировочный винт, расположенный на несущем рычаге 11. Вертикальный держатель может в определенной степени перемещаться вверх и вниз, при этом колесо всегда будет прижато к проезжей части дороги. Кроме того, колесо может быть снабжено пружиной для обеспечения постоянного прижатия колеса к проезжей части дороги. Она не показана на чертежах.

Когда автомобиль будет двигаться вперед так, как это изображено на чертежах, будет возникать сила от колеса 2 к автомобилю, показанная стрелкой 14. Рычаг 8 будет воспринимать эту силу и передавать ее к измерительному элементу 10, который установлен на неподвижном несущем рычаге 12, простирающемся от плиты 1.

Измерительный элемент соединен с компьютером внутри кабины водителя, который отображает эту силу на дисплее 15 монитора. Перед показом силы на дисплее она выверяется пропорционально противовесу, который расположен между центром колеса и точкой воздействия на измерительный элемент.

Для получения данных испытательный автомобиль движется по проезжей части, и можно считывать на дисплее правильную скорость в единицах длины на единицу времени, например, в км/ч или гм/ч.

Кроме того, можно непосредственно считывать ускорение в м/с/с или замедление в тех же самых единицах.

Важным аспектом является то, что устройство согласно изобретению расположено впереди транспортного средства.

Регулируя скорость, можно непосредственно считывать на дисплее сопротивление, которое существует при разных скоростях. Необходимо выбирать базу единиц и вносить изменение в случае влажной проезжей части, наличия большого количества воды на земле и т.д.

Используя тормоз колеса, можно определить тормозящее действие, величину сопротивления при разных состояниях проезжей части и т.д.

Полученные данные могут быть скоординированы и переведены в единицы, которые время от времени можно сравнивать. После нескольких испытаний можно точно получить требующиеся единицы измерения. Они могут быть подвергнуты дальнейшей обработке и предпочтительно предложены для международного утверждения и использования.

Изобретение относится к устройству для измерения сопротивления и/или трения между колесом транспортного средства и проезжей частью дороги или между шасси самолета и взлетно-посадочной полосой, когда самолет движется по земле. Устройство для измерения сил трения на влажных проезжих частях дорог, взлетно-посадочных полосах в аэропортах или на подобных поверхностях содержит, по крайней мере, одно колесо, закрепленное на подвеске, прикрепленной впереди к транспортному средству с возможностью совершения им ограниченного поворота в вертикальной плоскости на вертикальном держателе, соединенном с крепежной плитой подвески посредством рычага, двигающегося вокруг его опоры, соединенной с крепежной плитой, два несущих горизонтальных рычага, измерительный элемент, установленный на неподвижном несущем рычаге и соединенный с монитором для считывания измеренных величин, и регулировочный винт, расположенный на несущем рычаге для перемещения вертикального держателя и прижатия колеса к проезжей части дороги. Колесо может иметь установленные тормоза, предпочтительно тормоза с пневматическим приводом. Технический результат - упрощение устройства и повышение надежности измерения силы трения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для измерения сил трения на влажных проезжих частях дорог, взлетно-посадочных полосах в аэропортах или на подобных поверхностях, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, одно колесо (2), закрепленное на подвеске, прикрепленной впереди к транспортному средству с возможностью совершения им ограниченного поворота в вертикальной плоскости на вертикальном держателе (3), соединенном с крепежной плитой (1) подвески посредством рычага (8), двигающегося вокруг его опоры, соединенной с крепежной плитой (1), два несущих горизонтальных рычага (11,12), измерительный элемент (10), установленный на неподвижном несущем рычаге (12) и соединенный с монитором (15) для считывания измеренных величин, и регулировочный винт (6), расположенный на несущем рычаге (11) для перемещения вертикального держателя (3) и прижатия колеса к проезжей части дороги.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колесо имеет установленные тормоза, предпочтительно тормоза с пневматическим приводом.