НОВЫЕ МОДЕЛИ — СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД К ИНЖИНИРИНГУ
Разработка и тестирование прототипов грузовиков Renault производились в научно-исследовательском центре в Вальбонне (La Valbonne). Для создания автомобилей центр получил инновационные средства инжиниринга. Ключевым средством современных конструкторов является компьютерное моделирование. Математические модели используются на всех стадиях проектирования. Использование сложных интеллектуальных программ позволяет отказаться от строительства целого ряда макетов. Это в конечном счете экономит не только деньги, но и самое главное — время проектирования.
Современные аппаратно-программные комплексы — сложное научно-техническое оборудование, воплотившее в себе труд многих специалистов. Для его приобретения нужны значимые инвестиции. В альянсе компаний Renault Trucks и Volvo Trucks понимают, что вложения в исследовательскую базу в современном мире — это ключевой подход в конкурентной борьбе, поэтому средств на ее развитие не пожалели. Конечная сумма вложений в разработку нового модельного ряда грузовиков Renault из-за этого возросла так, что конечная сумма составила около 1 млрд евро. При поверхностном взгляде кому-то она может показаться чересчур большой.
Новейшие технологии виртуальной реальности, поступившие в арсенал специалистов Renault Trucks, еще недавно показались бы выдумкой фантастов. Так, одна из таких компьютерных систем позволяет инженерам получить доступ не только к экстерьеру, но и интерьеру кабины грузовика вообще без кабины. Инженерам достаточно комнаты, где установлено сиденье грузовика, рулевая колонка с «баранкой» и джойстик вместо рычага переключения передач.
Вполне реальный водитель-испытатель садится за руль, надевает автомобильные перчатки, очки… Очки, правда, больше похожи на прибор ночного видения. На самом деле это «продвинутый» шлем виртуальной реальности. Перчатки тоже непростые. На них закреплены датчики, позволяющие компьютерной программе контролировать движение кистей рук водителя. Шлем виртуальной реальности не только показывает водителю динамическую картинку дороги и кабины, но и отслеживает движение головы и глаз человека. То, что видит водитель и то, что делают его руки, дополнительно отображается на мониторе, расположенном сбоку. Монитор позволяет визуально контролировать действия и восприятие виртуальной действительности водителем.
Компьютерный симулятор дает исследователям ответ об эргономике разрабатываемой кабины в динамике: положения рук на рулевом колесе, обзора с места водителя. Потребность делать посадочный макет кабины отпала. «Платформа виртуальной реальности позволила нам с самого начала проекта, задолго до производства первого прототипа, определить форму и расположение органов управления, клавиш на приборной панели или отсеков хранения личных вещей, а также размер ветрового стекла или позицию зеркал, — говорит Thierry Hours, вице-президент, отвечающий за обновление моделей магистральных и строительных грузовиков. — Благодаря моделированию, мы не делали каких-либо прототипов, а сразу приступили к подготовке предсерийных образцов кабин».
Вся информация, собранная с помощью средств компьютерного моделирования и при проведении первых ездовых тестов, оперативно использовалась конструкторами Renault Trucks. Кроме того, накопленная информация представляла интерес для поставщиков комплектующих для грузовиков Renault, а также технологов производственных предприятий для разработки производственных процессов. Обеспечение подробной информацией позволяет повысить качество серийной продукции и будет способствовать облегчению процедур технического обслуживания автомобилей Renault Trucks в сервисной сети в дальнейшем.
В ходе работ по созданию реального интерьера кабин новых грузовиков Renault Trucks использовали технологию, известную как стереолитография, или 3D моделирование. Технология быстрого прототипирования пришла из большого спорта — первоначально ее использовали команды Формулы 1. Она представляет собой трехмерную печать прототипов деталей с помощью файлов, сгенерированных на компьютерах. Таким образом, для макетирования не нужно никакого технологического оборудования, кроме 3D-принтера. Для выращивания точного макета детали требуется несколько часов. Затем деталь формируется в ванной отверждением смолы с помощью лазера. «Например, эта технология позволяет проверять и при необходимости быстро изменять элементы приборной панели, не изготавливая промышленной оснастки до тех пор, пока мы не удостоверились, что результат полностью соответствует нашим требованиям», — объясняет Тьерри.
Современные автомобили буквально напичканы электроникой, причем ее количество стремительно увеличивается. Плотность радиосигналов, заполняющих эфир вокруг автомобиля, беспрестанно возрастает, плюс к этому над дорогами нависают высоковольтные провода. В связи с этим вопросы электромагнитной совместимости бортовой электроники становятся все более актуальными.
Для того чтобы быть уверенным в надежной работе бортовой электроники, в Renault Trucks разработали комплексную процедуру тестирования и создали электромагнитную камеру, в которой выполняется проверка на электромагнитную совместимость оборудования грузовика. Всесторонние испытания обеспечивают «иммунитет» электроники.
Электромагнитная лаборатория Renault Trucks полностью изолирована от внешнего излучения в соответствии с принципом работы «клетки Фарадея». Лаборатория представляет собой металлический куб. Изнутри куб похож на безэховую камеру: на внутренней стороне стенок и потолке которого закреплены пирамидки из полиуретана, заполненные углеродом. Такая конструкция позволяет предотвратить отражение электромагнитных волн.
В лаборатории тестируемый грузовик подвергается воздействию электромагнитного поля, имитирующего все виды возможных помех. Электромагнитные волны генерируют антенны. Они создают поле напряженностью 100 В/м с частотой от 100 кГц до 3 ГГЦ. Еще одно испытание позволяет убедиться, что собственное электромагнитное поле тестируемого автомобиля не вредит ему самому.
Предсерийные образцы грузовиков подвергаются многочисленным дорожным и лабораторным испытаниям. Прототипы новой серии Renault Trucks совершили пробег по дорогам в сумме протяженностью 9 млн км. В этот пробег входят ресурсные испытания на спецдорогах. «За двадцать недель интенсивных дорожных испытаний автомобили подвергаются нагрузке, эквивалентной воспринимаемой ими во время всего периода эксплуатации», — говорит Тьерри. Грузовики проходят тестирование в заводском испытательном центре в Вальбонне (La Valbonne). Скоростные тесты проходят на профилированной кольцевой трассе. По ней грузовики движутся со скоростью 90 км/ч.
Для проведения ускоренных ресурсных испытаний предназначаются треки, имитирующие экстремальные условия: при переезде через искусственные или естественные неровности рама и кабина грузовика подвергаются существенным динамическим и изгибным нагрузкам. Цель этих испытаний — проверить прочность автомобилей в самых суровых условиях. Если грузовик не выдерживает, то вышедшая из строя деталь анализируется, модифицируется, а затем проверяется инженерами еще раз до обеспечения оптимальных качеств.
Испытания на надежность включают в себя проверки каждого узла. Тестированию открыванием-закрыванием подвергаются двери и даже решетка радиатора. Электронные компоненты тестируются на специально разработанном стенде под напряжением. Стенд имитирует функционирование устройств, как будто они расположены на работающем автомобиле. Шасси и кабина испытываются в лаборатории воздействием вибрации и крутильным нагружением. Благодаря работе системы гидроцилиндров кабина проверяется не только на прочность, но и на способность амортизировать колебания и вибрации. Выносливость двигателей проверяется на стендах, имитирующих реальную дорожную нагрузку. Кроме того, образцы новых моделей тестировались в аэродинамической трубе. Это позволило оптимизировать аэродинамику для снижения сопротивления.
В общей сложности стендовые испытания всех компонентов грузовиков проводились в течение более 5 млн часов. Параллельно с лабораторными испытаниями новые грузовики тестировались на обычных дорогах. В режиме реальной эксплуатации проверялись расход топлива, удобство эксплуатации, уровень шумов и вибраций, комфортабельность обитания в кабине днем и ночью. Всего измерялись 32 различные характеристики. Renault Trucks провел несколько тестов в экстремальных климатических условиях при высоких и низких температурах. Низкотемпературные испытания проводились в течение трех зим в Лапландии, где температура в этот период года часто опускается до -40°С. В условиях экстремальных морозов проверялся холодный старт двигателя, эффективность отопителя, устранение запотевания и даже возможность открыть инструментальный ящик.
Для жарко-пустынных испытаний отводились три летних месяца. Их грузовики проводили на юге Испании и Омане. В этих районах температура нередко превышает 45°С в тени. Пыли и солнцу противостояли фильтры системы охлаждения и кондиционирования.
Введение экологических требований Евро-6 тяжелым бременем легло на производителей. Проектированием новых силовых агрегатов занимались сотрудники научно-исследовательского центра Renault Trucks в Лионе. Всего при разработке, тестировании и доводке двигателя и трансмиссии было задействовано около тысячи сотрудников. Им удалось создать дизели, по топливной экономичности не уступающие моделям Евро-5. Было создано более 600 прототипов двигателей, которые в общей сложности отработали на стендах 300 тыс. часов. Компьютеризированные стенды позволяли моделировать внешнее воздействие: от погодных условий до поведения водителя. Параллельно дизели тестировались на автомобилях.
После семи лет испытаний, 10 млн км пробега 500 автомобилей, 5 млн часов испытаний на стендах и отзывов с 50 сайтов, новые грузовики готовы к эксплуатации. Первые поставки европейским клиентам будут осуществлены в конце сентября-начале октября.
