Автомобиль и глобальное потепление.

Автомобиль и глобальное потепление.

Автомобильный транспорт согревает планету интенсивнее промышленности.

Академик Р.Ф. Ганиев (ИМАШ РАН), докт. экон. наук А.А. Ипатов (НАМИ),
докт. техн.наук А.Н. Романов (ИМАШ РАН), докт. техн. наук В.А. Петрушов (НАМИ),
докт. техн. наук Г.В. Москвитин (ИМАШ РАН)

Пассажирский лайнер гасит скорость и, слегка покачиваясь, выцеливается между двух гирлянд огней, обрамляющих бетонную полосу. Но пассажиры, которые еще лет пять назад всматривались в стремительно приближающиеся контуры аэропорта или демонстративно читали прессу, поворачивают головы назад, туда, где в вечерних сумерках промелькнуло шоссе, обозначенное двухцветной световой лентой – ярко белой от сплошного потока автомобильных фар и малиновой от задних огней встречного потока. Суббота. Стоят сотни автомобилей или ползут? Что ждет нас как пассажиров транспорта наземного – вот что беспокоит теперь авиапутников не меньше, чем мягкая посадка.

Аэропорт позади. Еле движется поток автомобилей, смог, духота, интоксикация среды, работают сотни, тысячи, в масштабах города – миллионы, а на Земле-матушке – сотни миллионов поршневых двигателей. Осознаем ли мы, граждане, и научные работники, а также наши правительства, что таится за сухими цифрами статистики? Посмотрим на рис. 1, аллегорически символизирующий во что превратился мировой парк автомобилей. Кто ответственно задумывается над этим? Кто и каким способом может управлять процессом наполнения городского, регионального и мирового парка автомобилей без ущерба для здоровья живых и будущих поколений? Наконец, обязан ли вообще кто-то заниматься этой проблемой?

Рис.1. Автомобильный парк Земли – это колонна в 5 рядов длиной 1.1 млн. км или в 3 расстояния от Земли до Луны.

Наиболее динамично сейчас развиваются международные требования к токсичности и выделению СО₂ автомобильными двигателями. Благодаря международным соглашениям токсичность и расходы топлива автомобильных двигателей определяются, так называемыми, требованиями серий ЕВРО, от 1 до 6. Развивается научное направление и соответствующие международные стандарты, призванные уменьшить вредное воздействие на среду и человека продуктов, сопутствующих изготовлению, эксплуатации и утилизации автомобиля. Что еще делается и можно сделать в этих целях? Только ли от конструкции и характеристик двигателя зависят интоксикация воздушного бассейна и тепловые выбросы автомобильного транспорта? Прежде чем ответить на этот вопрос, два слова о некоторых современных особенностях проблематики в этой сфере.

Автомобилестроение во всех странах развитой индустрии не могло прогрессировать не опираясь на результаты научных исследований и изобретений, сделанных в их ходе. Конкуренция производств породила конкуренцию оснащенности ведущих компаний исследовательским и испытательным оборудованием. Из многообразия направлений совершенствования выделим здесь двигатели, аэродинамику автомобилей и их шины. Именно эти три вектора борьбы за энерго- и природосбережение в сфере автомобилестроения являются главными. Исследовательские центры ведущих автомобильных компаний мира поражают воображение своей оснащенностью. Об этом годами с тревогой докладывали правительственным органам специалисты НИИ и заводов автомобильной отрасли, удостаивавшиеся посещения некоторых подразделений таких центров. “Отстаем и отстанем еще больше, если не будем обновлять технологическое и испытательное оборудование” – вот основной лейтмотив отчетов о загранкомандировках 70-х – 80-х годов, сохранившихся в архивах. Упомянем лишь одну деталь: в период 60-х – 80-х годов все киты мирового автопрома, начиная от Мерседес-Бенца, Порше, БМВ, Фольксвагена, Форда (ФРГ) и кончая Фиатом и Вольво в Европе, Тойотой, Ниссаном и Митсубиси в Японии, не говоря уже о Форде и ДжиЭмСи (США) ввели в строй огромные по размерам и дорогостоящие исследовательские сооружения – аэродинамические трубы для обеспечения конкурентоспособности своих автомобилей.

Правительство нашей страны нашло в свое время средства для НАМИ и институт ввел в строй в 1987 г. на своем полигоне большую автомобильную аэродинамическую трубу с мощностью вентилятора в 1600 кВт, создающего поток воздуха скоростью до 150 км/ч. Следом за этим, комплексом аэродинамических труб обзавелся ВАЗ.

Но вот курьез и одновременно задача для академической науки: даже самые внушительные по размерам из 20 с лишним автомобильных труб, построенных в мире, не позволяют испытывать натурные образцы больших грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов. Дело в том, что корректные результаты по канонам аэродинамики возможны при условии, что лобовая площадь объекта не превышает 10, а лучше 5% сечения рабочей части трубы, иначе испытываемый объект превращается в пробку и его обтекание перестает быть похожим на реальное. Не трудно определить какова должна быть площадь сечения рабочей части трубы, если лобовая площадь современного магистрального автопоезда составляет 9 м², а его длина может достигать 18 м, делая проблематичным измерение аэродинамических сил.

Ученые многих стран предлагали различные методы и изобретения для решения задачи натурных аэродинамических испытаний грузовых автомобилей и автобусов больших размеров и массы. Результаты не достигали требуемой точности и не вышли за рамки единичных опытов. НАМИ в 2004 году завершил на уровне мировой новизны разработку принципиально нового метода и аппаратуры для натурного эксперимента в целях совершенствования, контроля и доводки аэродинамических качеств автомобилей и автомобильных шин по параметрам сопротивлений качению. Обнаруженные новые фундаментальные закономерности в этой сфере одобрены специалистами Института прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН и московского комплекса ЦАГИ, а также научно-техническим советом последнего.

Когда в трудах SAE готовилась публикация доклада НАМИ о новом методе на секции аэродинамики одного из конгрессов SAE, докладчик получил письмо экспертов большой автомобильной тройки США с поздравлением по поводу “всестороннего исследования важной индустриальной проблемы и очень интересного метода ее решения”. Забегая вперед, скажем, что эта коллекция высоких оценок в настоящее время дополнилась поддержкой экспертов ISO, номинировавших одного из авторов данной статьи руководителем международного проекта по трансформации нового метода в международный стандарт. Не было в этой коллекции только поддержки экспертов конкурсных комиссий, вершащих судьбы средств, выделяемых в последние 2 года нынешними российскими министерствами по принадлежности для развития перспективных НИР и ОКР. Но вернемся к практической стороне дела.

Сложная физико-математическая основа метода дала контрастно простые технологию новых испытаний и надежное оборудование, обеспечившие высокие точность и производительность при минимальном составе персонала. В результате были в промышленных масштабах с минимальными затратами проведены исследования и паспортизация энергетических качеств всего типажа отечественных автомобилей: от легковых особо малого класса до многоосных грузовых автопоездов, не размещающихся в аэродинамических трубах. Это позволило впервые обратить внимание на то, что автомобильные парки как страны, так и мира превратились в энергетическую систему по мощности тепловых и токсических выбросов, превосходящую тепловое воздействие на окружающую среду всей промышленной энергетики, питаемой тепловыми, гидравлическими и атомными электростанциями.

В начальной фазе отработки метода институт опирался на сотрудничество с ЦАГИ, прибегая к сравнению своих результатов с данными испытаний автомобилей в одной из авиационных труб всемирно известного Аэрогидродинамического института (рис. 2).

Рис. 2. ЦАГИ шефствовал над аэродинамическими испытаниями автомобилей.

Дальнейшие научные исследования и обмен опытом с авиационной промышленностью показали, что как у нас, так и за рубежом задачи аэродинамической оптимизации при проектировании новых автомобилей не удается решать даже с помощью богатейшего арсенала средств и научного багажа, накопленного в сферах авиационной и промышленной аэродинамики. Существенной особенностью автомобильной проблематики является взаимодействие автомобиля и потока воздуха вблизи дороги, сложности математического описания подднищевых и подкапотных течений и процесса обтекания многозвенных автопоездов. Несмотря на строительство как за рубежом, так и в Российской Федерации больших аэродинамических труб (Центральный автополигон, ЗИЛ, ВАЗ), общими проблемами авиационной и автомобильной аэродинамики являются исключительные сложности экспериментального исследования аэродинамических сил натурных объектов с имитацией реальных условий движения. Пришлось, в частности, решать задачу высокоточного раздельного определения аэродинамических потерь и сопротивлений качению шин по дороге – задачи, которая не присутствует в аэродинамике летательных аппаратов.

Благодаря фундаментальности своей физико-математической основы новый метод обеспечивает единый базис как для дорожно-полигонных испытаний автомобилей так и для стендовых испытаний шин, что позволяет с инструментальной точностью определить реальный вклад аэродинамических качеств автомобилей и их шин в исследуемые процессы.

Дело в том, что затраты эффективной энергии двигателем автомобиля на преодоление внешних сопротивлений нередко считают исчерпывающей характеристикой влияния основных видов этих сопротивлений на диссипативные процессы, т.е. процесса расточительного рассеивания энергии. На двигатель возлагают всю ответственность за тепловые потери и интоксикацию среды. Для подкрепления такой трактовки используют диаграмму, показанную на рис. 3. Эта диаграмма говорит, что, например, автомобиль с бензиновым двигателем, работающий на режиме среднего эффективного КПД в 22%, только этот процент энергии и тратит на преодоление внешних сопротивлений. Отсюда якобы следует, что не более 10% мощности двигателя поглощают шины, и не более 12% – аэродинамические сопротивления.

Рис. 3. Традиционное представление топливного баланса автомобиля (на примере легкового при скорости 60 км/ч и эффективном КПД двигателя 22%)

Такую трактовку можно встретить в книгах весьма авторитетных специалистов. Обратимся, однако, вновь к диаграмме на рис. 3 и снимем внешнюю нагрузку с двигателя. Поскольку, применительно к рассматриваемому примеру доля расхода топлива на преодоление внутренних потерь в двигателе на холостом ходу составит примерно только 40% (рис. 4), то возникает вопрос, какими видами сопротивлений вызваны остальные 38% внутренних потерь двигателя. Ответ на этот вопрос иллюстрирует диаграмма на рис. 5, показывающая, что, наряду с внешними потерями энергии топлива, составляющими в соответствии с эффективным КПД двигателя 22%, и внутренними потерями двигателя, независящими от нагрузки, ещё 38% энергии расходуется на преодоление внутренних потерь двигателя, вызванных приложением внешней нагрузки.

Рис. 4. Доля расхода топлива на холостом ходу двигателя в топливном балансе, представленном на рис. 3 (при оборотах, соответствующих скорости 60 км/ч)

Рис. 5. Детализированное представление топливного баланса автомобиля (с выделением составляющих индикаторных и механических потерь двигателя, вызванных внешней нагрузкой)

Различия между первыми и вторыми заключается лишь в том, что внешние потери зависят только от гистерезиса в шинах и от аэродинамических сопротивлений автомобиля и в трансмиссии, а внутренние зависят как от них же, так и от внутренних процессов двигателя.

Итак, аэродинамика и шины автомобиля не только поглощают эффективную энергию двигателя, но и увеличивают его внутренние, так называемые, индикаторные и механические потери. Таким образом на основании данных примера рис. 5, общие величины затрат энергии топлива на преодоление внешних сопротивлений автомобиля при скорости 60 км/ч, составят по источникам:

- трансмиссия – 1,1%;

- аэродинамика – 23,6%;

- шины – 35,3%.

Оценка осреднённых пропорций по мировому автомобильному парку и парку страны в целом, соответствующая значительно меньшим средним современным скоростям движения автомобильного транспорта, дает соотношение между потерями в двигателе, не зависящими от нагрузки, аэродинамическими сопротивлениями и сопротивлениями качению как 1:2:2,5.

Результаты испытаний новым методом всех основных типоразмеров пассажирских и грузовых автомобилей и автопоездов в совокупности с данными по составу мирового и отечественного парков автомобилей привели к выводу о том, что автомобильный транспорт превратился в один из трех мощнейших источников тепловых и токсических выбросов на планете. Рабочие циклы всех техногенных источников энергии на Земле заканчиваются превращением энергии в тепло. Электростанции питают энергией технологические процессы, электротранспорт и освещение. Их суммарная мощность превышает в настоящее время 1.79 млрд. кВт (рис.6). Масштабные эксперименты позволили количественно оценить реальный вклад автомобильных шин в катастрофические масштабы их энергетического воздействия на среду и человека. при которых их тепловые выбросы в среду стали сопоставимы с таковыми от работы всей промышленности и электротранспорта, что видно из диаграммы на рис. 6. В основе расчётной оценки тепловых выбросов, генерируемых шинами, эксплуатируемыми на магистралях и улицах городов, лежат значения коэффициентов сопротивления качению основных типоразмеров шин, к которым приведены остальные типоразмеры легковых, легкогрузовых и грузовых шин.

– Не верю таким оценкам! – это была реплика представителя одного из крупнейших мировых производителей шин на заседании упомянутой выше рабочей группы экспертов в Женеве, – Я пользуюсь автомобилем утром по пути на работу – продолжал он – и вечером обратно; остальное время автомобиль стоит!

В кулуарах стало ясно, что для большинства участников совещания вопрос оказался новым. И вот тогда, сопоставимость тепловыделений шинами и промышленностью в масштабах всей планеты, показанная на рис. 6 на основе параметров шин, их парка и сопротивлений качению была дополнительно оценена, базируясь на основе мировой статистики расходов автомобильного топлива.

Рис. 6. Сопоставимость теплового эффекта от качения шин и работы индустрии в глобальных масштабах

Эти данные свидетельствуют о том, что суточные расходы автомобильных бензинов в мире превысили 20 млрд баррелей, что соответствует расходам более 900 млн тонн в год. При нижней теплотворной способности автомобильных бензинов в 44 тыс. кДж/кг, глобальные тепловые выбросы мирового автомобильного парка с бензиновыми двигателями составляют 1.3 млрд.кВт.

Принимая в расчёт экспертную оценку расходов дизельного топлива и соответственно тепловых выбросов автомобильного парка с дизельными двигателями последние составляют 2.02 млрд. кВт.

Полагая долю сопротивлению качению автомобильного парка равной половине общих сопротивлений движению, находим ее долю в 1.6 млрд. кВт, что подтверждает оценку, базирующуюся на результатах дорожных и стендовых испытаний типоразмерного ряда автомобилей (рис. 7).

Рис. 7. Сравнение мощностей воздействия на окружающую среду мирового автомобильного парка в сравнении с промышленностью и электротранспортом, млрд кВт

Схожую с мировой, хотя и несколько менее выраженную картину, представляют собой соотношения между диссипативной энергией автомобильного транспорта России и её электростанций, питающих промышленность, электротранспорт и социально-бытовой сектор (рис. 8).

Рис. 8. Мощности воздействия на окружающую среду автомобильного парка России (300 млн.кВт) в сравнении с электростанциями(230 млн.кВт)

Таким образом, главным практическим выводом из приведенного анализа является то, что, превосходя по масштабам тепловые выбросы и интоксикацию воздушного бассейна от той части энергии, развиваемой двигателями, которая не связана с внешней нагрузкой, энергетика автомобильных шин до сих пор оставалась вне поля международных нормативов, тогда как автомобильные двигатели «несут на себе» всё бремя регламентации в виде ужесточения требований от ЕВРО-1 до ЕВРО-6 (см. рис. 7 и 8).

Уязвимость живущих и будущих поколений, в связи с катастрофическим увеличением тепловых и токсических выбросов промышленности и транспорта, как известно, вызвала во всём мире активизацию поиска энергосберегающих технологий. Но пока идёт интенсивная разработка проблем водородных и альтернативных топлив, комбинированных силовых установок в Европе, США и России, как показывают приводимые данные, потерян контроль над гипермасштабным ростом реальных автомобильных парков с бензиновыми и дизельными двигателями. Интенсивные поиски электромобиля как альтернативы автомобилю на бензине и дизельном топливе начались более 50 лет назад. Еще 30 лет назад электромобиль многим начинал казаться реальностью. Но за этот период стало ясно не только то, что электромобиль по малым грузоподъемности и запасу хода – это аккумуляторовоз, но по своей истинной энергетике еще и что-то близкое к паровозу, который оставил свой котел на электростанции. Ведь в отличие от нефтепродуктов электроэнергия не является ископаемым источником энергии. Более чем 60% её получается за счет сжигания на тепловых электростанциях мазута, угля и сланцев.

Сторонники электромобилей не любили считать на сколько увеличится расход жидких и твердых топлив на тепловых электростанциях для перевода хотя бы половины парка автомобилей на аккумуляторную тягу. Не обременяли они себя также оценкой роста тепловой и токсической эмиссии предприятиями, которые должны в несколько раз увеличить производство цветных металлов (меди, свинца, никеля и др.) для электропривода.

Пока различные варианты электромобилей, солнцемобилей с кокетливым дизайном для международных салонов будоражили воображение руководителей промышленности, мировой автомобильный парк увеличился на 70% с 500 млн. до 860 млн. автомобилей и стремительно приближается к миллиарду.
А автомобильный парк России за тот же период вырос в 10 раз (с 3.2 до 32 миллионов). В результате на каждого жителя развитых стран приходится до 750 кг вредных отходов в год, 6 кг шинной пыли и до 1т. диоксида углерода. Тепловые выбросы, парниковый эффект и интоксикация среды под воздействием автомобильных парков, ежегодно растущих в мире, на 2,5-3,0%, а в России на 3-4%, стали глобально опасными социально-экологическими факторами, достойными внимания правительств. То, что парк автомобилей в России стал более интенсивно пополняться импортом, а не отечественными моделями, не спасает положения.

Приходится задуматься: не являлся ли электромобиль орудием магнатов нефтедобычи и ее переработки, успокаивающим мировую общественность и отвлекающим ее от приближения техногенной катастрофы, глобального изменения климата и экологии Земли?

Сейчас поиски электромобиля будущего сместились в сторону получения электроэнергии на борту автомобиля. Решение проблемы автомобиля на топливных элементах, преобразующих энергию водорода в электрическую, даже в случае больших успехов, потребует значительного времени для изменения структуры автомобильного парка. Но за это время нефтедобыча не перестанет опустошать недра Земли, а могучая автомобильная индустрия мира (плюс теперь еще и Китай!) доведут в ближайшие 20-30 лет автомобильный парк планеты до 1.6 млрд. автомобилей, а их тепловые выбросы – до 6-7 млрд. кВт.

Удивительны ли приведенные выше данные показывающие, что автомобильный транспорт обогнал по мощности своего воздействия на среду всю промышленность?

Обсуждение приводимых данных подсказало авторам данной статьи, что необходимо искать такую форму представления цифрового материала, выразительность которой соответствовала бы прогрессирующей опасности техногенных процессов на Земле, связанной с темпами роста парков автомобилей и шин, и привлекла бы внимание не только специалистов шинной и автомобильной промышленности, но и более широкого круга научной общественности, включая экспертов КВТ ЕЭК ООН, также как и работников министерств и ведомств по принадлежности.

На рис.9 показаны фрагменты докладов авторов данной статьи, сделанных одним из них на промышленном форуме в г. Ганновер, а другим – на заседании рабочей группы GRRF Всемирного Форума WP.29 в г. Женеве. Население Земли превысило 6,5 млрд. человек, а количество шин, катящихся по дорогам планеты в составе эксплуатируемого парка автомобилей и прицепного состава достигло 3,9 млрд. штук, что можно представить себе в виде космических масштабов теплового компресса, опоясывающего Землю (см. рис. 9) и последствий его воздействия на среду (см. рис. 10).

Следовательно, первоочередной задачей воздействия на быстроразвивающиеся негативные процессы в этой сфере является ликвидация диспропорции, при которой нормы интоксикации среды автомобильными двигателями регламентированы требованиями ЕВРО, а значительно более интенсивные по мощности тепловых выбросов процессы до сих пор находятся не только вне законодательного нормирования, но и вне поля обязательной информации потребителя о соответствующих параметрах приобретаемой ими продукции.

Рабочими органами Всемирного Форума по гармонизации требований к автотранспортным средствам Комиссии по внутреннему транспорту ЕЭК ООН (WP.29) поддержано предложение Российской Федерации о срочной разработке международных норм, в первую очередь на сопротивления качению автомобильных шин с ужесточением требований их сертификации. 55-я сессия рабочей группы по

Рис. 9. Иллюстрации к докладам авторов на заседаниях международных совещаний специалистов

Рис. 10. Иллюстрация к докладам авторов на заседаниях международных совещаний специалистов

вопросам автомобильных агрегатов обратилась к экспертам Российской Федерации “как можно скорее приступить к совместной работе по проблеме”. Международная организация по стандартизации ISO по линии своего комитета TC31 открыла новый проект по разработке глобального метода определения сопротивлений качению автомобильных шин, номинировав руководителем проекта представителя России, автора новой разработки.

Европейская организация производителей шин и колес ETRTO также приступила к разработке на базе широких испытаний продукции соответствующих нормативов, в контакте с представителями РФ.

Представителями Российской Федерации в рабочих органах WP.29 (КВТ ЕЭК ООН) было внесено предложение о включении в Правила №30 и №54 ЕЭК ООН, регламентирующих процедуры омологации автомобильных шин, требования к производителю объявлять значения коэффициента сопротивления качению в заявке на сертификацию. В состав предложений вошёл и метод измерения сопротивлений качению, о котором идет речь.

В настоящее время в развитие этих предложений под эгидой ETRTO и ISO ведущими мировыми производителями шин Бриджстоун, Мишлен, Континенталь, Пирелли, Гудиер, Йокогама, Тойо и другими развернуты широкие сравнительные испытания эталонных партий шин, основной целью которых является установление коэффициентов соответствия результатов измерения сопротивлений качению в различных лабораториях изготовителей, расположенных в разных странах и континентах. В этот ответственный момент НАМИ как представитель РФ, инициатива которого поддержана международными органами, перестал быть участником сотрудничества по проблеме ввиду прекращения ее финансирования отечественными органами. Здесь рассматриваемое направление работ института являет собой пример соприкосновения с государственным консерватизмом. Дело в том, что работы по национальному и международному техническим законодательствам в сфере экологической и конструкционной безопасности АТС и связанные с ними исследовательские и конструкторские разработки во всех развитых странах – партнерах РФ финансируются государственными (федеральными) органами и службами на постоянной основе вне каких-либо конкурсов. Почему федеральными? Да потому, что во всех странах уяснили отсутствие коммерческой заинтересованности предприятий в финансировании разработки национальных и международных требований стандартов безопасности высоких уровней. Государства на средства налогоплательщиков взяли на себя заботу о безопасности населения. В РФ аналогичный порядок до сих пор не принят. Это предопределяет прогрессирующее партнерское отставание РФ во всех ответственных международных проектах и работах, а иногда и полную блокировку российского участия в них.

Конкурсная система финансирования участия России в международных работах по безопасности АТС проявляет значительную инерционность по времени принятия решений и не обеспечивает соответствия мнения конкурсной комиссии решениям, уже принятым с участием представителей РФ международными органами. Это дезорганизует работу по ответственным международным проектам и приводит к дискредитации российской стороны. Так, технический комитет ISO TC31 неоднократно обращал внимание на некорректность игнорирования российской стороной участия в международных проектах, инициатором которых сама является.

Пора подготовить проект постановления Правительства о введении планирования отдельной строкой (вне конкурсов) расходов на национальные и международные работы по безопасности АТС.

Другой причиной отсутствия надлежащего интереса у некоторых органов, имеющих отношение к описываемой проблеме, является их приверженность к “бумажной” неинструментальной сертификации шинной и другой продукции. Для прикрытия этой практики используются громкие фразы о следовании Женевскому Соглашению 1958 года в части взаимного признания результатов испытаний. За этими лозунгами скрывается стремление минимизировать или даже полностью исключить затраты на инструментальный контроль продукции, заменив его “бумажным”, но платным признанием зарубежных сертификатов. Дело “хлебное”, ибо много народу тут не требуется и посему развелось немалое количество сертифицирующих органов, аккредитованных в свое время ещё Госстандартом. Отрицательные последствия такой практики не ограничиваются свертыванием регулярных испытаний и неинформированностью потребителей о реальном качестве конкретных партий изделий: свертывается процесс заказа нового контрольно-измерительного оборудования испытательных лабораторий и поддержания на необходимом уровне действующего.

Между тем, как известно, Женевское Соглашение никогда не налагало на присоединившиеся страны обязательств по отказу от контрольных процедур и национальных требований.

Еще одной немаловажной причиной хладнокровной блокировки актуальной тематики, напрямую связанной с государственным приоритетом ресурсо- и природосбережения, является мода на скептическое отношение к отечественному автопрому, понимая под ним отсталую продукцию ВАЗа. Сейчас только ленивый корреспондент или тележурналист не упражняется на этот счет, рисуясь “смелой новизной” своих взглядов. Они не знают, что их давно опередили. Еще в начале
90-х годов “свежий” подход к отрасли, являющейся во всех странах развитой индустрии катализатором всей экономики, “сделавшей” Америку, Японию, Корею, наконец, всю Европу, сформулировал Министр науки России, между прочим, академик, математик. Завершая ознакомление с работами НАМИ, которые с воодушевлением представляли конструкторы и ученые, он подвел итог: “Я не понимаю, товарищи, зачем все это нужно?” – делает обводящий жест рукой – “Ведь вот я ехал к вам на Мерседесе. Хорошая машина. Неужели нам во всем нужно догонять и все делать самим?” В одном из рассказов Л.Н.Толстого захудалый крестьянин, кормивший свою коровенку соломой, говорит молодому неопытному помещику, навязывающему ему свою помощь: “Вишь ты – помирает.” Неужели практика мирового прогресса не доказала, что "не помирает", процветает и лидирует та отрасль, которая в стартовой фазе своего развития была поддержана государством?

Ещё 27 мая 2008 г. на совещании у Председателя Правительства Российской Федерации В.В. Путина был рассмотрен вопрос “О мерах по развитию автомобильной промышленности Российской Федерации”. В числе принципиальных решений министерствам по принадлежности предложено с участием заинтересованных организаций подготовить предложения по расширению тематики научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области автомобилестроения и объемам их финансирования, в том числе с использованием механизма государственно-частного партнерства. Подготовить предложения по совершенствованию нормативной правовой базы в части сертификации и оценки соответствия транспортных средств установленным требованиям по конструктивной и экологической безопасности, а также сертификации испытательных лабораторий (центров).

К сожалению, пока это никак не отразилось на внимании соответствующих руководящих органов к описанной выше проблеме, которая по-прежнему не финансируется.

Недавно по инициативе ИМАШ состоялось обсуждение проблемы на Рабочей группе "Риск и безопасность" при Президенте РАН. Участники подчеркнули, что одним из решений, обеспечивающих развитие как фундаментальной компоненты данного направления, так и его ускоренное использование в промышленности, является объединение усилий фундаментальной и прикладной науки путем создания национальной лаборатории контроля диссипации энергии автотранспортными средствами. Лаборатория должна отвечать за дальнейший прогресс в данной сфере сочетанием фундаментальных и прикладных исследований в области аэродинамики АТС и теории трения качения взять на себя научно-методическое руководство 15 лабораториями заводов шинной и автомобильной отраслей. Должна быть обеспечена координация работ с исследованиями, которые ведутся по линии упомянутых международных органов, в которые вовлечены 14 лабораторий всех ведущих производителей Европы, Америки и Азии. Это составило бы инструментальную основу государственной системы контроля глобальных энергетических процессов, вызванных развитием автомобильного парка. На основе найденного нового способа решения обыкновенных дифференциальных уравнений движения тела в диссипативных полях аэродинамических и других сил сопротивлений движению в методики и заводское оборудование могут быть внесены такие революционные преобразований, которые сделают это оборудование доступным по стоимости для массовых контрольных операций автомобильного и шинного производства.

Следует учитывать, что вынесение проблемы регламентации сопротивлений качению шин, как напрямую связанной с глобальными тепловыми выбросами, на уровень Европарламента и ввведение в 2010 г. соответствующих поправок в Правила ЕЭК ООН №117 приведет в ближайшие 2 года к началу вытеснения с европейских рынков шин с повышенными сопротивлениями качению на рынки стран с инструментально неконтролируемыми импортом и производством шин. Это требует своевременных мер защиты отечественного рынка от экологически вредной продукции, повышая актуальность создания национальной лаборатории, что должно обеспечить замену распространившейся «бумажной» сертификации импортируемых и производимых в стране шин на инструментальную.

При снижении коэффициентов сопротивления качению выпускаемых в стране автомобильных шин в среднем на 10-20% мощность тепловых выбросов в атмосферу от была бы снижена с 139 до 105 млн.кВт, снижение аэродинамических сопротивлений на 10-15% обеспечило бы уменьшение тепловых выбросов со 109 до 92 млн.кВт и прирост годового эффекта в сфере топливосбережения и экологии не менее 130 тыс. тонн топлива со стоимостным эквивалентом более 3 млрд. руб.

… Проезжаем в медленном потоке автомобилей какой-то канал. Едем почти столько, сколько летели. Радио сообщает среди прочих тревожных новостей, что впервые за обозримую историю планеты ледовая шапка Северного Ледовитого океана подтаяла вкруговую по всем зонам бывших контактов с сушей. Заинтересованные правительства заявляют о намерениях организовать регулярные морские судоходства севернее Канады, где никто никогда не плавал, и севернее Сибири, где героизм полярников проявляла команда, пассажиры “Челюскина” и спасавшие их летчики. Там теперь чистая вода и героизм борьбы с ледовым пленом теперь не нужен.

P.S. Завершали эту статью и тут звонок от руководителя Департамента одного из министерств: "Как у Вас там с проблемой диссипации энергии? Плохо? Приезжайте…"

Литература:

1. Ипатов А.А., Петрушов В.А. “Некоторые задачи автомобильной науки межотраслевого и государственного значения (ретроспектива и ближайшее будущее)”, Автомобильная промышленность, №11, 2003

2. Ганиев Р.Ф. Волновые машины и технологии (введение в волновую технологию).-М.: Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2008.

3. Петрушов В.А. “Автомобили и автопоезда. Новые технологии исследования сопротивлений качения и воздуха.”, М., Торус Пресс, 2004

4. Petrushov V.A.. Coast Down Method in Time-Distance Variables. SAE Technical Papers Series N 970408, 1997.

5. V. A. Petrushov, "Coast Down Method in Time-Distance Variables for Tire Rolling Resistance Determination", SAE Technical Paper No. 2009-01-0072, 2009.

6. Москвитин Г.В. Краткая 70- летняя история российского машиноведения. Труды научной школы «Компьютерные методы анализа инженерных задач механики», ИМАШ РАН. М.: 2009.

Рис.1. Автомобильный парк Земли – это колонна в 5 рядов длиной 1.1 млн. км или в 3 расстояния от Земли до Луны.

Рис. 2. ЦАГИ шефствовал над аэродинамическими испытаниями автомобилей.

Рис. 3. Традиционное представление топливного баланса автомобиля (на примере легкового при скорости 60 км/ч и эффективном КПД двигателя 22%)

Рис. 4. Доля расхода топлива на холостом ходу двигателя в топливном балансе, представленном на рис. 3 (при оборотах, соответствующих скорости 60 км/ч)

Рис. 5. Детализированное представление топливного баланса автомобиля (с выделением составляющих индикаторных и механических потерь двигателя, вызванных внешней нагрузкой)

Рис. 6. Сопоставимость теплового эффекта от качения шин и работы индустрии в глобальных масштабах

Рис. 7. Сравнение мощностей воздействия на окружающую среду мирового автомобильного парка в сравнении с промышленностью и электротранспортом, млрд кВт

Рис. 8. Мощности воздействия на окружающую среду автомобильного парка России (300 млн.кВт) в сравнении с электростанциями(230 млн.кВт)

Рис. 9. Иллюстрации к докладам авторов на заседаниях международных совещаний специалистов

Рис. 10. Иллюстрация к докладам авторов на заседаниях международных совещаний специалистов

Дата добавления: 2015-08-28