Типы местности и их влияние на ведение боевых действий

Угол поперечной проходимости

 фото: Erik Lando/flickr.com

Второй важный показатель, влияющий на геометрию автомобиля. Термин малоизвестен в широких кругах автомобилистов, но не менее важен по своему значению. Он обозначает расстояние от земли до самой низкой точки автомобиля между колесами (нижними точками элементов подвески, приводов, крепежей и других агрегатов).

Зачастую производители используют либо лучший параметр, либо общую концепцию дорожного просвета в любой точке автомобиля.

Условно говоря, этот параметр обозначает самую низкую точку в районе осей. Одно замечание: речь идет не об элементах на самих колесах, таких, к примеру, как крепление амортизаторов.

Поперечный дорожный просвет в автомобиле с подвеской на неразрезных ведущих мостах ограничен наличием корпуса дифференциала. В случае независимой подвески (разрезной мост) клиренс ограничивают элементы самого шасси (рычаги, сайлент-блоки и так далее).

Чаще всего автомобили с независимой подвеской имеют больший дорожный просвет, чем автомобили с зависимой подвеской (неразрезным мостом). Это относится к транспортному средству, как загруженному, так и без груза (в первом случае подвеска сжата, во втором – разжата).

Когда автомобиль с независимой подвеской проезжает через неровность, дорожный просвет меняется. Под жесткой осью дорожный просвет всегда постоянен. Стоит также отметить, что дорожный просвет не всегда соотносится с центром оси. В некоторых автомобилях корпус дифференциала моста может быть расположен немного в стороне (левее или правее).

Hummer H1 является ярким примером преимуществ независимой подвески. В специализированном универсальном автомобиле для самых тяжелых условий она все же лучше, чем зависимый вариант

На практике дорожный просвет хоть и является важным параметром, но не только он определяет возможности автомобиля в полевых условиях. Также нет и определенного правила, что лучше на автомобиле – независимая или зависимая подвеска. Потому что многое в реальной жизни будет зависеть от того, как автомобиль используется.

Например, зависимая подвеска и высокий дорожный просвет будут лучше работать в колеях. С другой стороны, при динамичном движении на крупных неровностях зависимая подвеска гарантирует, что дорожный просвет не всегда будет постоянным и шанс удариться о препятствие элементом подвески у такого автомобиля будет ниже. Плюс водитель сможет с большей точностью и шансом маневрировать между препятствиями, не задевая их. Особенно актуально при наличии камней и других серьезных препятствий на дороге.

Угол опрокидывания

Это максимальный угол наклона автомобиля вокруг продольной оси, при котором он не завалится набок. В реальной жизни этот параметр зависит от сочетания ширины и высоты автомобиля, ширины его колеи, а также центра тяжести.

Чем шире у автомобиля колея, меньше высота и ниже центр тяжести (параметры не тождественны, но взаимовлияющие), тем выше угол опрокидывания. То есть тем сложнее положить машину набок при движении по продольно наклоненной поверхности.

В реальности понимание угла опрокидывания автомобиля (разумеется, приблизительного) может помочь на внедорожье, в местах с большими уклонами. Благо таких уклонов нет даже на заброшенных грунтовках. Только где-нибудь в лесу.

Какие ещё существуют варианты

Повысить внедорожные качества своего автомобиля можно множеством способов, но не стоит надеяться, что все они сработают на 100%. Если подвеска на авто достаточно высокая и установлены обвесы, то пользу может принести смена колёс на другие, с большим радиусом. Но слишком большие колёса и покрышки больше шумят и вынуждают двигатель потреблять больше горючего.

Большое количество факторов влияет на внедорожные качества автомобиля. Это и общая его масса, и наличие дополнительного оборудования, давление, оказываемое на грунт и много другое. Не стоит забывать, что проходимость конкретного транспортного средства зависит и от навыков вождения конкретного водителя, управляющего им.

Как вы видите, способов и конструкций для того, чтобы придать автомобилю свойства вездехода и улучшить его проходимость, придумано умельцами немало. Конечно, на практике с этим чаще сталкиваются водитель грузовиков, а легковые машины проще извлечь с применением буксира там, где это возможно. Тех, у кого был опыт освобождения своего транспорта в сложной ситуации, просим делиться с другими читателями.

Проходимость (traversability)

Задач в роботизированном строительстве множество и часть из них похожа на то, что есть для беспилотных такси и роверов — локализация, обнаружение препятствий, а часть совершенно новая, например, планирование движение ковша. Но первым шагом все равно является автономное перемещение. И здесь тоже есть особенности, связанные с тем, что планирование движения нужно осуществлять не в парадигме дорог и полос, а для всей рабочей зоны, во многом основываясь на проходимости — где можно проехать и где нельзя.

В проекте мы использовали следующие характеристики для формализации проходимости:

• наклон поверхности, а точнее 2 угла наклона – крен и тангаж, которые будут у единицы спецтехники, если ее поставить в данном участке местности;

• неровность – максимальная величина отклонения поверхности от плоскости на данном участке.

Характеристики проходимости участка местности

Наклон связан с максимальными углами, при которых не будет опрокидывания для единицы спецтехники (бульдозера, экскаватора, самосвала и др.), а неровность — с клиренсом, максимальной высотой препятствия. Наклон измеряется в радианах (или градусах для человекочитаемости), а неровность — в метрах. Эти характеристики основаны на упрощении, когда участок поверхности под единицей спецтехники аппроксимируется плоскостью и вычисляются ее углы наклона и отклонения реальной поверхности от этой плоскости. Возможно более детальное моделирование, когда учитываются расположения колес (или гусениц) спецтехники, но для больших рабочих областей предложенная модель оптимальна с точки зрения вычислительной эффективности при планировании движения.

Цифровая модель местности

Цифровая модель местности (ЦММ, в данном случае имеется ввиду больше DSM, Digital Surface Model) — это представление местности в памяти компьютера. Мы работаем с двумя форматами: облако точек и ортофотоплан.

Облако точек

Для создания ЦММ мы используем дрон и фотограмметрию и воздушное лазерное сканирование. Каждый из этих двух методов имеет свои преимущества и недостатки. Так, для фотограмметрии нужна хорошая освещенность и требуется постобработка (порой длительная), лазерное сканирование можно делать хоть ночью, оно позволяет получить облако точек сразу, но дороже, требует точной локализации, не работает над водой, а также без дополнительной работы как правило не содержит данных о цвете. Для работы системы желательно иметь облака точек с точностью не хуже 5 – 10 см и соответствующим разрешением (десятки точек облака точек или пикселей на 10х10 см).

Создание цифровой модели местности с дрона

Для глубокого анализа проходимости поверхности могут понадобиться дополнительные данные (например, данные георадара). Понятно, что не всегда понятна вязкость грунта, что там под травой и т.п., но для начала считаем, что геометрии поверхности и её фотографии (ортофотоплана) должно быть достаточно для анализа ее проходимости на этапе глобального планирования пути.

Роботизированное строительство

Роботизированные такси и роверы для доставки уже заполоняют планету. Но это, понятно, не все области, где нужна беспилотная техника. Одна из интереснейших задач роботизации, которая сравнима с задачей создания беспилотных такси по масштабу — роботизация строительства. Для многотриллионной индустрии строительства потенциальная выгода роботизации состоит в ускорении строительства и повышении качества работ.

Вот некоторые проекты на эту тему в мире:

• SafeAI;

• Built robotics;

• Autonomous Solutions;

• Robo Industries;

• Autonomous Haulage System, Carnegie Mellon University;

• HEAP, ETHZ.

Некоторые проекты из области роботизированного строительства в мире

Роботизацией занимаются и сами производители спецтехники (но не так ярко): Komatsu, CAT, Deere. Самые интересные ролики, пожалуй, про Built robotics:

В России по успехам в похожих задачах для горнодобывающей промышленности слышно про компанию Цифра, в том числе по интересным статьям здесь.

Типы трансмиссии и ее влияние на проходимость

Трансмиссия автомобиля отвечает за передачу крутящего момента (к.м.) от колен.вала двигателя к ведущим колесам, изменяет величину, направление к.м. Трансмиссии бывают трех типов:

• заднеприводная — задние колеса и задний мост являются ведущими для авто, оснащенных таким типом;
• переднеприводная — ведущую роль здесь выполняют передний мост и колеса;
• полноприводная — сила тяги и крутящий момент равномерно подаются, распределяются на все четыре колеса авто, что существенно повышает показатели проходимости.

ТС с задним приводом хуже всего справляются с проходимостью в бездорожье. В них вся нагрузка по ускорению, поддержанию скорости движения, преодолению заносов и пробуксовки машины полностью ложится на задние колеса и механизмы. По этим причинам в настоящее время большинство моделей, использующих заднеприводную трансмиссию сняли с производства.

Переднеприводная конструкция повышает проходные характеристики ТС потому, что все механизмы трансмиссии расположены впереди под капотом и крутящий момент быстрее передается из двигателя на передние колеса. Это увеличивает скорость разгона, сокращает возможность заносов и пробуксовки на скользких покрытиях и, в целом положительно влияет на устойчивость и проходимость авто.

Из практики езды – наибольшей проходимостью обладают машины, оснащенные полноприводной трансмиссией. Одновременная работа всех 4-х колес обеспечивает надежное сцепление с дорожным покрытием и устойчивость авто на разных поверхностях при любой погоде.

Внимание! 

Добавляет в копилку повышения проходимости возможность принудительной блокировки межосевых дифференциалов, за счет чего происходит равномерное распределение к.м. на оси.

https://youtube.com/watch?v=-BPmlpvC4Iw

В заключение отдельно стоит отметить роль шин в характеристиках, которые повышают возможности езды по бездорожью

При установке резины необходимо обращать внимание на величину, рисунок протектора, сезонность и размер шин. Все эти параметры влияют на качество сцепки с поверхностью и обеспечивают проходимость

Но нужно помнить, что для передвижения по городу и шоссе не подойдут шины большого размера, выбранные для экстремальной езды по бездорожью.

Углы въезда и съезда

Угол въезда – это угол между горизонтальной поверхностью и линией, проведенной между пятном контакта передних колес и нижней точкой передней части автомобиля.

Проще говоря, угол атаки определяет способность автомобиля подъехать к наклонной поверхности, не задев ее передним бампером или защитой картера двигателя, то есть максимальный угол рампы, на которую может въехать автомобиль, не коснувшись ее передней частью кузова. Параметр тесно связан с передним свесом.

Аналогичный параметр используется для задней части авто.

Угол съезда – это то же самое, но для задней части кузова: угол между горизонтальной поверхностью и линией, проведенной между пятном контакта задних колес и нижней точкой задней части автомобиля. Испытывается на наклонной рампе при движении автомобиля задним ходом, на которую автомобиль может въехать, не коснувшись препятствия задней частью кузова.

Разумеется, что у внедорожников угол въезда и съезда значительно больше, чем у обычных легковых машин и может быть равен 45°-50°, плюс-минус пару градусов.

фото: lurkzilla/flickr.com

В реальности угол атаки въезда и съезда во многом зависит от формы бампера или защиты картера мотора. Например, чем дальше от центральной точки кузова расположены бампера, тем больше будет вероятность зацепить ими уклон и повредить их. В автомобиле с фаркопом этот элемент станет самой низкой точкой. В некоторых внедорожниках, с другой стороны, угол атаки определяется наличием большого глушителя, которым также можно задеть при движении вверх задним ходом. Поэтому у некоторых внедорожников выхлоп выведен в сторону (Land Rover Defender).

Геометрия проходимости

Геометрия проходимости (ГеоП) авто — это совокупность показателей, влияющих на возможности передвижения ТС по бездорожью. К основным параметрам, которые составляют ГеоП относят:

1. Клиренс — обозначает расстояние между дорожным покрытием и крайней нижней точкой центра машины.
2. Угол рампы — определяет возможность въезда ТС под углом к поверхности без повреждений передней стороны кузова или днища. Представляет собой угол между горизонтальным покрытием, по которому движется авто и чертой, проведенной от точки соприкосновения передних колес и крайней нижней точки переда ТС.
3. Угол съезда — аналогичный предыдущему показатель, определяет максимально возможный угол подъема авто при движении задом.
4. Угол опрокидывания — показывает насколько возможен максимальный уклон автомобиля влево или вправо без переворачивания на бок. На этот показатель влияют ширина, центр тяжести, вес и высота ТС.
5. Максимальный угол преодоления препятствий — определяет возможную величину угла подъема, на который может въехать машина без дополнительных вспомогательных средств.
6. Показатель преодолеваемой глубины — дает понимание насколько глубоко под воду может погрузиться ТС без угрозы повреждения внутренней техники и механики. Параметр находится в прямой зависимости от расположения на кузове воздухозабора двигателя. Чем он выше, тем глубже может погружаться авто, не рискуя получить гидроудар.

Обратите внимание! 

Параметры ГеоП показывают возможности передвижения автомобиля по бездорожью, пересеченной местности, определяя их математическими показателями.

Однако, реальная проходимость машины больше зависит от технических данных привода, трансмиссии и качества шин на колесах.

Основы топографии (ориентирование на местности).

Топографические
элементы местностиМестные
предметы и их
характеристикаОсновные
разновидности местностиТопография.
карта и схемаИзмерения
и построения на
топографической картеОпределение
сторон горизонта на
местностиОриентирование
по карте на
местностиОпределение
расстояний на местностиОсобенности
ориентирования в
различных условиях местностиКомпас.Особенности
работы с
компасомВоенная
топографияБиблиотека
топографии и геодезииФильм
о нашем доме — планете Земля (1,5 ГБ .mp4 или онлайн просмотр)Размещение
этого сайта

Основные
понятия и
определения

ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ
ЭЛЕМЕНТЫ
МЕСТНОСТИ

Справочник
топографических знаков

Типовые формы рельефа местности и их характеристика  

Все многообразие неровностей, образующих земную поверхность, можно
подразделить 

на различающиеся между собой формы, которые принято называть
основными 

типовыми формами рельефа. К ним относятся формы рельефа.

5 Почвенно-растительный покров.

Рыхлые грунтыболотамПесчаные грунты

Основные
разновидности
местности.

К равнинной
местностиХолмистая местностьГорная местностьК лесистой местностиБолотистая местностьЛесисто-болотистаяПустынная местностьСтепная местность

Геометрическая проходимость – это просто теория

В самом начале мы должны понять разницу между геометрической проходимостью и способностью автомобиля преодолевать препятствия. Геометрия – это объективные данные, описывающие автомобиль как модель. Данные, которые не имеют ничего общего с практикой, предназначены только для информирования пользователя о его автомобиле. Информацию о максимальном дорожном просвете дают те же самые данные, что и о длине автомобиля, но на практике значат не очень много. Необязательно, что более длинная машина по определению будет просторнее, чем короткий автомобиль.

Это необходимо понимать, прежде чем отдавать предпочтение тому или иному автомобилю. Более того, данные, предоставляемые производителями, практически никогда не согласуются с реальностью. Особенно это актуально для дорожного просвета, который в глазах автолюбителя обычно является чем-то сакральным в понимании внедорожных возможностей.

Давление на грунт и шины

Этот, довольно неоднозначный показатель также сильно влияет на проходимость. Его неоднозначность проявляется в том, что некоторых ситуациях лучше большее давление, в других – меньшее. Все зависит от типа поверхности. Например, по неглубокой грязи автомобиль с более узкими шинами за счет большего удельного давления будет двигаться увереннее этого же автомобиля, но с широкими колесами. Именно благодаря этому «Запорожец» за счет узких шин и заднего расположения двигателя обладает отличной проходимостью, хоть и не является внедорожником. С другой стороны автомобили высокой проходимости с большим удельным давлением на вязких грунтах могут просто «сесть на брюхо». На таких поверхностях лучше использовать широкие шины низкого и сверхнизкого давления большего диаметра, создающие малое давление. Вездеходы на таких шинах способны передвигаться по болотистой местности, грязи и, при достаточной плавучести, по воде.

Вездеход «ТРЭКОЛ»

Дополнительное оборудование

Для повышения проходимости нередко на автомобиль устанавливают:

• шноркель (для преодоления бродов):
• силовые бампера и кенгурятники;
• тросы-веткоотбойники;
• лебедки и многое другое.

«ТРЭКОЛ» с лебедкой, шноркелем и тросами-веткоотбойниками

Эти дополнения нередко улучшают проходимость автомобиля, позволяя преодолеть самые тяжелые препятствия и снижая риск повреждений. Однако полностью полагаться на них не стоит, ведь не зря говорят: «Чем круче джип, тем дальше бежать за трактором»

Важно трезво оценивать возможности своей техники, следить за ее состоянием и обладать немалым «внедорожным» опытом, чтобы уверенно добраться до места назначения

Приспособления для повышения проходимости

Повысить проходимость автомобиля позволяют разнообразные приспособления, разработанные автомобильными конструкторами и водителями со стажем. Довольно популярным средством для увеличения проходимости выступают противобуксаторы. Конструкция представляет собой пару угольников с зацепами продольного типа и несколько поперечных угольников. Всё это сваривается вместе и оснащается цепью. Их подкладывают под задние колёса, а цепь наматывают на заднюю ось.

При включении первой передачи противобуксаторы начинают продвигаться, зарываясь своими зацепами в грунт. Это обеспечивает более качественное сцепление с грунтом. Застрявшая машина начинает медленно освобождаться из плена.

Очень популярны у бывалых шофёров со стажем цепи противоскольжения, которые могут быть траковыми, гусеничными или мелкозвенчатыми. Последние хорошо работают на автомобилях без полного привода на обледеневших и заснеженных участках, на мягких размокших грунтах, в горной местности. В комплект для повышения проходимости входит пара цепей, которые состоят из продольных и поперечных участков разной длины. Они скрепляются между собой замками и могут производиться как для одинарных колёс, так и для сдвоенных.

Цепи нужно набросить на ведущие колёса застрявшего автомобиля, после чего на низшей скорости наехать примерно на середину конструкции. Затем цепи натягиваются, а концы соединяются замками. Перемещение цепи на покрышке в затянутом виде не должно превышать 10-20 мм. В противном случае они либо будут неэффективны, либо долго не прослужат.

Для особо тяжёлых дорожных условий используются траковые цепи, которые позволят повысить проходимость грузовиков со сдвоенными колёсами. Они помогут проскочить заболоченный луг в низине, снежную целину, грунтовую дорогу в распутицу и тому подобные сложные для водителя места. В комплект входит пара цепей, которая устанавливается аналогично описанным выше.

Среди других цепных конструкций по улучшению проходимости ещё известны гусеничные, которые справятся там, где не под силу другим типам конструкций. Помимо траков, на каждой цепи есть поперечные гребни и соединительные пальцы. Чтобы надеть их на колёса транспортного средства, пользуются специальным натяжным устройством.

Надевать любые цепи нужно лишь на труднопроходимых участках дороги, а в остальное время как можно скорее убирать их в кузов. Во время контакта с твёрдым покрытием они быстро изнашиваются, разрушают поверхность асфальта, да и просто приводят к перерасходу горючего.

Для случаев, когда остальные методы не помогают, на помощь придут так называемые самовытаскиватели для колёс. Их можно установить, как можно ближе к передней колёсной оси.  В процессе их вращения происходит наматывание цепи на барабан устройства. При помощи такого накручивания авто само вытаскиваем себя на безопасный участок.

Простейший самовытаскиватель для улучшения проходимости представляет собой якорь с цепью или парой тросов. Тем не менее весит такой комплект для грузовых авто порядка 40 кг. Цепи крепятся на переднюю ось, а с другой стороны — к грунтозацепам. Теперь заводится двигатель и включается первая передача, после чего машина делает попытку движения. Цепи наматываются и подтягивают ближе грунтозацепы, которые создают надёжное соединение с колёсами и поверхностью дороги. Таким образом, проходимость возрастает и транспортное средство самостоятельно вытягивает себя.

Ещё одним весьма эффективным способом повышения проходимости является лебёдка для авто. Ею можно помочь не только другим водителям, но и вытащить из непролазной грязи самого себя. Но для этого транспортное средство должно быть оборудовано данным приспособлением. Дальше потребуется включить барабан лебёдки и размотать автоматически или вручную трос.

Его крепят за любой надёжный предмет, находящийся в округе, — чаще всего за дерево. Можно даже зацепить его за другое транспортное средство, зафиксировав его упорами. Остаётся включить муфту и начать подтягивать увязшее авто. Чтобы упростить работу лебёдки, желательно включить первую передачу и оба ведущих моста. После этого трос отсоединяют, очищают и сматывают на катушку.

Интерфейс

Сделан в Unity3d и собирается под мобильные ОС (iOS и Android). От городского навигатора отличается трехмерной картой, а также внешним источником навигационных данных. Быстрая визуализация трехмерной карты посредством вычислительного шейдера на основе буфера, карты высот и сетки на основе воксельного пространства — это отдельная история и тема двух дипломных работ. Еще одно отличие состоит в том, что оператору надо смотреть в навигатор чаще, чтоб идти вдоль траектории, т.к. не всегда понятно, где, собственно, дорога. В остальном похоже — даже показываем расстояние до ближайшего поворота.

Слева — стартовый интерфейс навигатора,
Справа — интерфейс следования по построенному маршруту

Класс транспортного средства по проходимости

Проходимость автомобиля — это показатель, который отвечает за возможность езды на ТС по бездорожью.

По этому свойству машины относят к разным классам.

Обратите внимание!

Внедорожники рамной конструкции — автомобили с наивысшей степенью проходимости. Особенность – наличие несущего остова (рамы) авто, на которой крепятся все главные механизмы (двигатель, подвеска, трансмиссия).

Если в обычных автомобилях главную несущую роль играет кузов, то во внедорожниках – это специальная рама. Яркие примеры рамных внедорожников:

• Toyota Land Cruiser;
• Hummer;
• Mitsubishi Pajero;
• Land Rover Defender.

S.U.V. — универсальное по проходимости ТС с несущим кузовом. SUV официально считается легким грузовиком, но предназначен для повседневной езды в качестве пассажирского авто. К этой категории относятся:

• Chevrolet TrailBlazer;
• Toyota C-HR;
• Range Rover.

К подклассу SUV отнесены кроссоверы (СUV) — облегченный вариант SUVа с несущим кузовом. В народе получил название «паркетный джип» за внешнее сходство с настоящими внедорожниками, по показателям проходимости серьезно уступает старшему брату. СUV могут быть как моно-приводными, так и полноприводными. Примеры CUV:

• Nissan Terrano;
• Mazda CX-7;
• Mitsubishi Outlander;
• Toyota RAV4.

Далее идут всевозможные седаны, хэтчбеки, купе, кабриолеты, лимузины и минивены— подробно ТС этих классов рассматривать не имеет смысла, т. к. проходимость у них довольно низкая. Такие авто предназначены для городской езды или по трассе. Комфортное передвижение на них по бездорожью практически невозможно, если это не участие в раллийных соревнованиях.