Εφαρµογή του κανονισµού ECE 111 στο βέλτιστο σχεδιασµό βυτιοφόρου οχήµατος µεταφοράς υγρών καυσίµων

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εφαρµογή του κανονισµού ECE 111 στο βέλτιστο σχεδιασµό βυτιοφόρου οχήµατος µεταφοράς υγρών καυσίµων"

Ἰωσίας Καραμήτσος
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 1 Εφαρµογή του κανονισµού ECE 111 στο βέλτιστο σχεδιασµό βυτιοφόρου οχήµατος µεταφοράς υγρών καυσίµων Κωνσταντίνος Ν. Σπέντζας Καθηγητής Ε.Μ.Π. ηµήτριος Β. Κουλοχέρης Ερευνητής Ε.Μ.Π. Βασίλειος Κ. Ντερτιµάνης Υπ. ιδάκτωρ Ε.Μ.Π. Περίληψη Για την ασφαλή οδική µεταφορά επικινδύνων εµπορευµάτων είναι αναγκαία η κυκλοφορία οχηµάτων που έχουν σχεδιασθεί λαµβάνοντας υπόψη τους κινδύνους µεταφοράς των εµπορευµάτων αυτών προς το περιβάλλον. Η κατασκευή βαρέων οχηµάτων µε στόχο την ελαχιστοποίηση των ατυχηµάτων (απώλεια ανθρώπων, µόλυνση του περιβάλλοντος) στο οδικό δίκτυο, αποτελεί αντικείµενο έρευνας διεθνώς. Από το 1958 υπάρχει η Συµφωνία ADR η οποία είναι ένα δυναµικό νοµοθέτηµα που ανανεώνεται κάθε δύο χρόνια και αποτελεί το έναυσµα για την κατασκευή ασφαλών οχηµάτων υπερκατασκευών µεταφοράς επικινδύνων εµπορευµάτων. Η χώρα µας έχει αποδεχθεί και εφαρµόζει την ανωτέρω Συµφωνία, όπως και οι περισσότερες χώρες της Ε.Ε. Η µεταφορά υγρών καυσίµων µε βυτιοφόρο όχηµα απαιτεί και τη συµµόρφωση µε τον Κανονισµό Αρ. 111 που αφορά στην πλευρική ευστάθεια του οχήµατος. Με στόχο την καλή οδική συµπεριφορά του οχήµατος αλλά και την ικανοποίηση του προαναφερόµενου Κανονισµού, είναι αναγκαία η βελτιστοποίηση των γεωµετρικών κατασκευαστικών χαρακτηριστικών δεξαµενής οχήµατος.

Περίληψη Για την ασφαλή οδική µεταφορά επικινδύνων εµπορευµάτων είναι αναγκαία η κυκλοφορία οχηµάτων που έχουν σχεδιασθεί λαµβάνοντας υπόψη τους κινδύνους µεταφοράς των εµπορευµάτων αυτών προς το

2 2 1. Εισαγωγή Ο στόχος της εργασίας αυτής είναι η µελέτη της πλευρικής ευστάθειας βυτιοφόρου οχήµατος µεταφοράς υγρών καυσίµων λαµβάνοντας υπόψη τον Κανονισµό Αρ. 111 της Οικονοµικής Επιτροπής των Ηνωµένων Εθνών για την Ευρώπη (ΟΕΕ/ΗΕ)-Οµοιόµορφες διατάξεις που αφορούν την έγκριση βυτιοφόρων οχηµάτων κατηγοριών Ν και Ο όσον αφορά την ευστάθεια έναντι ανατροπής [1]. Ένα τυπικό βυτιοφόρο όχηµα αποτελείται από το όχηµα βάσης και τη δεξαµενή, η οποία προσδένεται στο πλαίσιο του οχήµατος. Ο σχεδιασµός - κατασκευή της δεξαµενής γίνεται µε τη βοήθεια τεχνικού κώδικα, προτύπων και σχετικής νοµοθεσίας (ADR) [2]. Το όχηµα βάσης επίσης πρέπει να ικανοποιεί προδιαγραφές που αναφέρονται αναλυτικά στη νοµοθεσία [2]. Η σύνδεση της δεξαµενής µε το όχηµα βάσης είναι ιδιαίτερα σηµαντική για την οδική συµπεριφορά του βυτιοφόρου οχήµατος. Η δεξαµενή πρέπει να τοποθετηθεί σε κατάλληλη θέση επί του πλαισίου, ώστε η φόρτιση των αξόνων του οχήµατος να βρίσκεται στα επιτρεπόµενα όρια, βάσει του κατασκευαστή, αλλά και να ικανοποιούνται οι περιορισµοί για την πλευρική ευστάθεια σύµφωνα µε τον Κανονισµό Αρ Υπολογισµός πλευρικής επιτάχυνσης (q c ) Η πλευρική ευστάθεια βυτιοφόρων οχηµάτων υπολογίζεται µε προσοµοίωση µιας δοκιµής επί κυκλικής πίστας µε σταθεροποιηµένες συνθήκες (ακτίνα και ταχύτητα σταθερές, εποµένως σταθερή πλευρική επιτάχυνση). Η µέθοδος υπολογισµού λαµβάνει υπόψη τις κατασκευαστικές παραµέτρους που επηρεάζουν την ευστάθεια (βλ. Σχ.1), όπως το ύψος του κέντρου βάρους του πλήρους οχήµατος, το µετατρόχιο, την αντίσταση κύλισης των αξόνων, την αντίσταση κύλισης της ανάρτησης, κ.λ.π.. Στην περίπτωση ηµιρυµουλκουµένων, η συµπεριφορά του ρυµουλκού προσοµοιώνεται µε µια αντίσταση αναφοράς στην κύλιση ενός πείρου ζεύξης. Οι παραδοχές στις οποίες βασίζεται η µέθοδος υπολογισµού είναι οι ακόλουθες: 1. το κέντρο κύλισης των αξόνων είναι στη στάθµη του εδάφους 2. η κατασκευή του οχήµατος θεωρείται ότι είναι άκαµπτη 3. το όχηµα είναι συµµετρικό ως προς το διαµήκη κεντρικό του άξονα 4. η παραµόρφωση των επισώτρων και της ανάρτησης είναι γραµµική 5. η πλευρική παραµόρφωση των αναρτήσεων είναι µηδενική.

[1]. Ένα τυπικό βυτιοφόρο όχηµα αποτελείται από το όχηµα βάσης και τη δεξαµενή, η οποία προσδένεται στο πλαίσιο του οχήµατος.

3 3 Σχ.1: Σχηµατική παράσταση των παραµέτρων που επιδρούν στην πλευρική ευστάθεια ενός βυτιοφόρου οχήµατος. Η πλευρική επιτάχυνση κατά την αποκόλληση του πρώτου τροχού υπολογίζεται από τη σχέση: q c = q T - (q T - q M ) x A M / A T (1) όπου q T : µέγιστη βέλτιστη θεωρητική πλευρική επιτάχυνση κατά την ανατροπή, q M : πλευρική επιτάχυνση κατά την αποκόλληση του πρώτου τροχού, Α M: φορτίο του άξονα µε τη µικρότερη ψευδογωνία κύλισης του οχήµατος κατά την ανύψωση ενός τροχού, και Α Τ : συνολική µάζα του οχήµατος. Τα ανωτέρω µεγέθη υπολογίζονται λαµβάνοντας υπόψη τα κατασκευαστικά στοιχεία του οχήµατος. Η ευστάθεια του οχήµατος πρέπει να είναι τέτοια ώστε να µη γίνεται ανατροπή σε περίπτωση σταθερής πλευρικής επιτάχυνσης 4 m/s 2.

επιτάχυνση κατά την ανατροπή, q M : πλευρική επιτάχυνση κατά την αποκόλληση του πρώτου τροχού, Α M: φορτίο του άξονα µε τη µικρότερη ψευδογωνία κύλισης του οχήµατος κατά την ανύψωση

4 4 3. Αποτελέσµατα Η προσοµοίωση της πλευρικής συµπεριφοράς του οχήµατος έγινε µε βάση τις εξισώσεις του Κανονισµού. Θεωρήθηκε περίπτωση τριαξονικού βυτιοφόρου οχήµατος µε πνευµατικές αναρτήσεις. Τα µεγέθη τα οποία µελετήθηκαν είναι η κατακόρυφη ελαστικότητα των επισώτρων και η αντίσταση κύλισης της ανάρτησης, αφ ενός διότι επηρεάζουν σηµαντικά την τιµή της πλευρικής επιτάχυνσης, όπως αυτή υπολογίζεται βάσει του Κανονισµού και αφ ετέρου γιατί σε βάθος χρόνου είναι δύο ποσότητες που δύνανται να µεταβάλλουν σηµαντικά τις τιµές τους (φθορά ελαστικών, βλάβες στις αεραναρτήσεις, κ.α.). Μελετήθηκε επίσης και η επίδραση του µετατροχίου. Σχ.2: Επίδραση της κατακόρυφης ελαστικότητας επισώτρων στην πλευρική επιτάχυνση βυτιοφόρου. Τρεις διακριτές περιπτώσεις θεωρήθηκαν. Στην πρώτη, η κατακόρυφη ελαστικότητα των επισώτρων έλαβε τιµές στο διάστηµα [ ] (kn/m), µε σταθερά όλα τ άλλα µεγέθη που εµπλέκονται στους υπολογισµούς. Σηµειώνεται πως οι ανωτέρω τιµές δεν ανταποκρίνονται κατ ανάγκη στην πραγµατικότητα, παρ όλα αυτά χρησιµοποιήθηκαν για να εξεταστεί η συµπεριφορά της πλευρικής επιτάχυνσης σ ένα αρκετά µεγάλο διάστηµα.

υπολογίζεται βάσει του Κανονισµού και αφ ετέρου γιατί σε βάθος χρόνου είναι δύο ποσότητες που δύνανται να µεταβάλλουν σηµαντικά τις τιµές τους (φθορά ελαστικών, βλάβες στις αεραναρτήσεις, κ.α.).

5 5 Πρέπει επίσης ν αναφερθεί ότι το διάστηµα αυτό αφορά στον εµπρόσθιο άξονα του οχήµατος, ο οποίος φέρει µονά ελαστικά. Οι αντίστοιχες τιµές στο σύστηµα των πίσω αξόνων είναι διπλάσιες, δεδοµένου ότι όλες οι µη ανηρτηµένες µάζες φέρουν τα ίδια ελαστικά. Στο Σχ.2 παρουσιάζεται η γραφική παράσταση της πλευρικής επιτάχυνσης q c, συναρτήσει της κατακόρυφης ελαστικότητας των επισώτρων, F RV. Το διαγραµµισµένο κοµµάτι αφορά στην αποδεκτή περιοχή τιµών του q c. Παρατηρείται ότι η περιοχή των 300 kn/m είναι οριακή για την ευστάθεια του οχήµατος, ενώ αντίθετα όσο µεγαλώνει το F RV, η πλευρική επιτάχυνση τείνει ασυµπτωτικά στην περιοχή των 4.7 m/sec 2. Σχ.3: Επίδραση της αντίστασης κύλισης της ανάρτησης στην πλευρική επιτάχυνση βυτιοφόρου. Στη δεύτερη περίπτωση, η αντίσταση κύλισης έλαβε τιµές στο διάστηµα [ ] (knm/rad), µε όλα τα άλλα µεγέθη σταθερά. Τα αποτελέσµατα παριστάνονται στο Σχ.3. Η επίδραση της αντίστασης κύλισης δείχνει να έχει παρόµοια συµπεριφορά µε την κατακόρυφη ελαστικότητα των επισώτρων, µε την περιοχή των 600 knm/rad να αποτελεί το όριο ευσταθούς συµπεριφοράς και την ίδια ασυµπτωτική συµπεριφορά της πλευρικής επιτάχυνσης, για µεγάλες τιµές του C DG. Στην τρίτη περίπτωση µελετήθηκε η επίδραση του µετατροχίου T N, το οποίο έλαβε τιµές στο διάστηµα [1,8 2,2] (m). Το διάστηµα αυτό αφορά στο εµπρόσθιο µεταξόνιο, ενώ για το οπίσθιο σύστηµα αξόνων θεωρήθηκε

2 παρουσιάζεται η γραφική παράσταση της πλευρικής επιτάχυνσης q c, συναρτήσει της κατακόρυφης ελαστικότητας των επισώτρων, F RV. Το διαγραµµισµένο κοµµάτι αφορά στην αποδεκτή περιοχή τιµών του q c.

6 6 λόγος µετατροχίων 0.9 και λόγος πλάτους δίδυµων επισώτρων προς εµπρόσθιο µετατρόχιο Τα αντίστοιχα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στο Σχ.4, απ όπου γίνεται σαφές ότι µετατρόχια που βρίσκονται στην περιοχή των 1,85-1,9 m είναι επικίνδυνα για την ευστάθεια του βυτιοφόρου οχήµατος. Σχ.4: Επίδραση του µετατροχίου στην πλευρική επιτάχυνση βυτιοφόρου. 5. Συµπεράσµατα Στην παρούσα εργασία έλαβε χώρα η µελέτη της επίδρασης τριών βασικών τεχνικών χαρακτηριστικών φορτηγού οχήµατος στην πλευρική ευστάθειά του, στην περίπτωση όπου η υπερκατασκευή είναι δεξαµενή µεταφοράς υγρών καυσίµων, σύµφωνα µε τον Κανονισµό Αρ ιαπιστώθηκε ότι η αύξηση, τόσο της κατακόρυφης ελαστικότητας των επισώτρων, όσο και της αντίστασης κύλισης, της ανάρτησης, προκαλούν ασυµπτωτική βελτίωση της ευστάθειας του πλήρους οχήµατος, ενώ, όπως είναι φυσικό, η αύξηση του µετατροχίου συνεπάγεται και γραµµική αύξηση της πλευρικής επιτάχυνσης. Βιβλιογραφία [1] Κανονισµός Αρ. 111 της Οικονοµικής Επιτροπής των Ηνωµένων Εθνών για την Ευρώπη (ΟΕΕ/ΗΕ) - Οµοιόµορφες διατάξεις που αφορούν την έγκριση βυτιοφόρων οχηµάτων κατηγοριών Ν και Ο όσον αφορά την ευστάθεια έναντι ανατροπής. United Nations, 2002.

4: Επίδραση του µετατροχίου στην πλευρική επιτάχυνση βυτιοφόρου. 5.

7 7 [2] European Agreement concerning the international carriage of dangerous goods by road (ADR 2005). United Nations, [3] Winkler, C.B., Blower, D.F., Ervin, R.D, Chalasani, R.M., Rollover of Heavy Commercial Vehicles. SAE Research Report, [4] Olley, M., Chassis design. SAE, Inc., 2002.

, Blower, D.F., Ervin, R.D, Chalasani, R.M.

8 8 English summary Application of Regulation No. 111 to the optimum design of a fixed-tank vehicle intended for the carriage of petroleum products. For the safe road transport of dangerous goods is necessary the circulation of vehicles that has been designed taking into consideration the dangers of transport of this goods to the environment. The manufacture of heavy vehicles aiming at the minimization of accidents (loss of persons, pollution of environment) in the road network is the subject of research internationally. From 1958 exists the Agreement ADR which is a dynamic agreement that is renewed each two years and constitutes the manufacture of safe vehicles and superstructures transporting dangerous goods. Our country has accepted and applied the above Agreement, as most countries of EU. The transport of petroleum products with tank vehicles requires the conformity with the Regulation No 111 that concerns the lateral stability of vehicle. For good road behavior of vehicle but also the satisfaction of the above mentioned Regulation, is necessary the optimization of geometrical and constructional characteristics of tanks and vehicles.

The manufacture of heavy vehicles aiming at the minimization of accidents (loss of persons, pollution of environment) in the road network is the subject of research internationally.

Σχετικά έγγραφα

Αρ. Μελέτης : 14/2015 ΙΑΚΗΡΥΞΗ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΝΟΜΟΣ ΑΤΤΙΚΗΣ ΗΜΟΣ ΑΛΙΜΟΥ ΠΡΟΜΗΘΕΙΑ ΚΑΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΚΟΙΝΟΧΡΗΣΤΩΝ ΧΩΡΩΝ Αρ. Μελέτης : 14/2015 ΙΑΚΗΡΥΞΗ Ο ήµαρχος Αλίµου προκηρύσσει Πρόχειρο Μειοδοτικό ιαγωνισµό