Особенная подвеска и система гиростабилизации
Один из самых легких беспилотников компании UST Inc. — юнимобиль юнилайт — оснащен специальной восьмиколесной подвеской. В движение его приводят электродвигатели на каждом колесе. Чтобы гасить колебания, на всех рычагах подвески под наклоном установлены моноамортизаторы.
Все это придает рельсовому беспилотнику плавность хода как в автомобиле бизнес-класса. Но даже самая совершенная подвеска не может обеспечить необходимые параметры углового положения движения юнимобиля при сильном боковом ветре. Поэтому белорусские инженеры разработали специальную систему гиростабилизации, которая действует по принципу создания необходимого значения величины противомомента возмущающей силе.
Расчет амплитуды крена беспилотника
Чтобы добиться заданных параметров, белорусские инженеры провели ряд расчетов для трех типов маховиков в спаренной схеме массой 2 × 25 килограммов, 2 × 50 и 2 × 100 килограммов.
На первом этапе инженеры определяли время достижения максимального крена юнимобилем различной загруженности с гиростабилизатором (ГС) при воздействии ветра и гравитации. Все схемы показали свою состоятельность и возможность применения.
Основными характеристиками стали частота вращения от 5600 оборотов в минуту (для 100-килограммовых маховиков) до 14 000 оборотов в минуту (для 25-килограммовых), а также геометрические параметры вращающихся элементов.
На втором этапе инженерам предстояло определить амплитуду крена юнимобиля различной загруженности с ГС для трех типов маховиков при воздействии пульсирующего ветра и гравитации.
В расчетах были применены демпфирование вращения транспортного средства (25 m N sec/deg) и рамки гироскопа (5 m N sec/deg), вычисленные эмпирически для максимально приближенного к реальности поведения юнимобиля при внешнем воздействии.
Решение задачи
Расчеты показали допустимость комбинирования гироскопов с различными массогабаритными характеристиками для встраивания в конструкцию кузовов юнимобилей.
Исходя из необходимости обеспечить стабильное положение с максимальным отклонением ±5° при ветре до 15 метров в секунду и отсутствие рывков при резких порывах, белорусские инженеры считают возможным использовать спаренный двухмаховичный гироскоп с массой каждого маховика 50 килограммов и частотой вращения 8600 оборотов в минуту. Такое решение обосновано учетом компоновки, безопасности и требований к приводным элементам.
Угол статичного отклонения при этом составит от 2,02° до 3,19° (в зависимости от загрузки транспорта), а амплитуда колебаний от пульсирующей ветровой нагрузки 15 ± 30% метров в секунду не более ±0,06°.