Устройство горных автомобильных дорог определяется географическими условиями гористой местности, представляющей в основном сочетание возвышенностей, низменных долин, плоскогорий, высокогорных перевалов, извилистых глубоких ущелий, многочисленных оврагов и водотоков. Природные условия в горах меняются на коротком протяжении, причем резко проявляется влияние вертикальной зональности склонов. Специфичность горных и предгорных условий обусловлена рельефом местности и географической высотой над уровнем моря, влияющим, со своей стороны, на климат данной местности. Основными элементами климата, которые влияют на работу двигателя являются: атмосферное давление, температура и влажность воздуха. Температура воздуха в горах понижается в среднем примерно на 0,6оС на каждые 100 м высоты. Вместе с этим установлено, что температура снижается неравномерно. Например, при повышении высоты с 1200 м до 4200 м на каждые 1000 м температура воздуха снижается, соответственно, на 12 0С, 8 0С, 4 0С [1]. В высокогорных районах происходит значительные суточные колебания температур.
Исследование работы двигателя в горных условиях обычно проводят в соответствии с показателями Международной стандартной атмосферы, для которого приняты начальные условия на уровне моря:
давление атмосферного воздуха р0=760 мм рт.ст.
температура атмосферного воздуха t0=25оС.
Средний годовой температурный градиент принят равным 6,5оС на каждые 1000 м подъёма по вертикали. В соответствии с этим температура на данной высоте определяется по формуле
tH=25–0,0065Н, (1)
где Н — высота над уровнем моря в метрах.
Приведённая формула 1 подходит только для короткий временный период в регионе Средней Азии. Так как Узбекистан лежит в умеренном и субтропическом климатических поясах и отличается жарким, континентальным, засушливым климатом. Средняя годовая температура воздуха изменяется от 9° на севере до 16° на юге. С севера на юг изменяются и зимние температуры: средние для января — от -10о до +2–3°, абсолютный минимум — от -25о до -38°. Зато летом на всей территории равнин Узбекистана средняя температура сохраняется на уровне 30° при абсолютных максимумах выше 42°. В горах же (выше 3000 м) средние температуры летом снижаются до 22–20°.
Уменьшение атмосферного давления с повышением высоты над уровнем моря является закономерным при любых формах рельефа местности. Разность отметок, соответствующая падению давления воздуха на 1 мм.рт.ст., составляет в зависимости от температур воздуха 10–17 м.
Предгорные дороги расположены на пониженных окраинных частях горных местностей и хребтов с холмистым или низкогорным рельефом. Предгорья представляют собой переход от горной местности к прилежащей равнине.
В работе [2] рассмотрены физико-географическая характеристика горных районов, изучение погоды и климата в горах.
В работах [3] рассмотрены природно-климатические, дорожные условия и выявлены закономерности изменения давления p=f(H), температуры T=f(H) и плотности ρ=f(H) атмосферного воздуха в горных районах.
В работе [3] на примере в Республики анализированы условия горных районов. По анализу проведённых исследований выявлены закономерности изменения следующих параметров:
Давление окружающей среды
P=Po(1-bh)3,22 [1–1,77b(1-bh)2,22][1–3,94a10–5(1-bh)1,22]; (2)
Температура окружающей среды
Т=Тo(1-bh); (3)
Плотность воздуха
ρ=ρo(1-bh)2,22 [1–5,5*10–5a(1-bh)1,22–2,97b(1-bh)2,22+0,12ab(1-bh)3,44]. (4)
Таблица 1
Результаты зависимости давления воздуха от высоты местности
|
Высота местности над уровнем моря, м |
0 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
|
Давление воздуха, Р, 105 Па (расчет) |
1,0 |
0,886 |
0,781 |
0,685 |
0,597 |
0,517 |
0,447 |
|
Давление воздуха, Р, 105 Па (экспер.) |
1,03 |
0,878 |
0,770 |
0,662 |
- |
- |
- |
С увеличением высоты над уровнем моря температура, плотность и давление воздуха уменьшаются, что изменяет температуру в конце сжатия и продолжительность периода задержки воспламенения[4].
Рельеф территории Узбекистана в основном состоит из равнин, предгорных и горных местностей. Предгорье и горные местности занимают 1/3 площади республики. Занимаемая площадь Узбекистана равна 447,4 тыс.км2иегораспределение на различные части представлены в рис. 2. Общая протяженность автомобильных дорог Республики Узбекистан составляет порядка 185 тыс. км, в том числе 42,5 км — дороги общего пользования, из них 3626 км — международного значения, 16909 км — республиканского значения, 21995 км — областного и местного значения [3].
По этим дорогам передвигаются приблизительно 1,18 млн. автомобилей, и из них 8 % или 94 тыс. автомобилей переоборудованы для работы на газовом топливе: из них 47 тыс. автомобилей на СПГ [6].
Рис.1. Распределение площади Узбекистана
По результатам анализа и обобщения данных метеостанций за последние годы, а также по результатам исследований [5] предложены классификация местности и изменение параметров окружающей среды
Движение автомобилей по горным и предгорным дорогам влечёт за собой работу двигателя с резко меняющейся нагрузкой как при значительном преобладании режимов с использованием максимального крутящего момента, так и режимов с использованием двигателя в качестве тормоза.
Литература:
1. Барри Р. Г. Погода и климат в горах. Перевод с английского под ред. Проф. Хагиана. — Л.: Гидрометеоиздат. 1984.- 312с
2. Багдасаров И. Г., Савельев Г. С., Бакиров Ю. А. Газовый двигатель с искровым зажиганием. // Газовая промышленность. — Москва, 1999.-№ 10, — с.32–34
3. Турсунов А. А. Управление работоспособностью автомобилей в горных условиях эксплуатации. Автореф. дис. … док.тех.наук. — Владимир: 2002–42с.
4. Файзиев М. М. Повышение эффективности использования двигателей КамАЗ-740 в горных условиях. Автореф. дис. … канд.тех.наук. — Ташкент: 1993–26с.
5. Базаров Б. И. Работа поршневых двигателей на альтернативных видах топлива.- Ташкент: ТАДИ, 2001.- 138 с.
6. Базаров Б. И. Научные основы энерго-экологической эффективности использования альтернативных моторных топлив. Автореф. дис. …док.тех.наук. — Ташкент: ТАДИ, 2006–40 с.
