Приложение В (справочное). Ширина вращения и ширина разворота

Приложение В
(справочное)

Ширина вращения и ширина разворота

B.1 Общие положение

Настоящее приложение подробно объясняет, как наиболее рационально передвигать кресло-коляску при определении ширины вращения для кресла-коляски с полностью дифференциальным рулевым управлением и при определении ширины разворота кресла-коляски с прямым рулевым управлением или ограниченным дифференциальным рулевым управлением и как при этом достичь соответствующих минимальных значений.

B.2 Ширина вращения

Понятие ширины вращения применимо только для кресел-колясок с полностью дифференциальным рулевым управлением.

Форма следа типичного загруженного кресла-коляски известна из полевых экспериментов. След типичного загруженного кресла-коляски с полностью дифференциальным рулевым управлением показан на рисунке В.1. Он симметричен и наибольшая ширина кресла-коляски приходится на область ведущих колес, если подножка кресла-коляски уже (если ширина подножки кресла-коляски меньше). Имитатор стоп представлен двумя выступами в передней части, выпирающими на 200 мм от опоры стоп. На рисунке В.1 следующим образом показаны три важных отрезка:

- отрезок l простирается между центральной точкой С кресла-коляски и точкой следа, которая находится сзади и справа от точки С и максимально удалена от нее. Отрезок l будет перпендикулярен к стенам, после того как кресло-коляска развернется налево на угол . Этот отрезок показан пунктирной линией с маленькими квадратами;

- отрезок m простирается между двумя точками следа, которые дальше всего отстоят друг от друга. Отрезок m будет перпендикулярен к стенам, после того как кресло-коляска развернется налево на угол . Отрезок m показан пунктирной линией с кружками;

Рисунок В.1 - След типичного кресла-коляски с полностью дифференциальным рулевым управлением (пример кресла-коляски с ручным приводом)

- отрезок n простирается между центральной точкой С кресла-коляски и точкой следа, которая находится слева от точки С и максимально удалена от нее. Отрезок n будет перпендикулярен к стенам, после того как кресло-коляска развернется налево на угол v. Отрезок n показан пунктирной линией со звездочками.

Примечание 1 - Конечные точки отрезков l и n обычно очень близки, но не совпадают с конечными точками отрезка m.

Когда опытный пользователь совершает разворот между ограничивающими стенами, передняя часть кресла-коляски будет совершать круговое движение без видимых отклонений от гладкого однонаправленного движения. Интуитивно пользователь будет корректировать положение кресла-коляски за счет незначительных маневрирований с рулевым управлением, регулируя положение кресла-коляски между стенами.

Маневр разворота происходит следующим образом:

Примечание 2 - Для демонстрации предполагается, что расстояние между стенами уже уменьшено до ширины вращения.

Первая половина разворота описана ниже и показана на рисунке В.2 а) - f).

a) Кресло-коляску располагают между стенами, параллельно им. Разворот может быть начат в любом месте, но нужно некое движение, для того чтобы достичь наилучшей стартовой позиции, при которой потребуется минимальное перемещение. Наилучшей стартовой позицией является такое положение точки С, при котором отрезок l находится в положении максимального удаления от правой стены, для того чтобы обеспечить достаточное пространство для свободного разворота (точке С соответствует цифра 1, которая показана в увеличенном изображении, приведенном ниже этой схемы).

b) Кресло-коляска поворачивается вокруг точки С (которая все еще в положении 1), позволяя правому заднему концу проследовать в непосредственной близости от правой стены после поворота на угол (когда отрезок l перпендикулярен к стене). Отрезок l показан пунктирной линией с квадратиками.

c) Кресло-коляска продолжает поворачиваться вокруг точки С (которая все еще остается в положении 7) до тех пор, пока левая передняя часть коснется левой стены. На протяжении следующей стадии разворота точка С движется вдоль V-образной кривой (которая показана в середине схемы и в увеличенном изображении, приведенном ниже), пока передняя часть кресла-коляски проходит вдоль левой стены.

d) Эту стадию разворота кресла-коляски продолжают до тех пор, пока точка С достигнет положения 2 и после того как кресло-коляска развернется на угол . Оба конца отрезка m касаются стен одновременно. Следовательно, ширина вращения равна длине отрезка m. Отрезок m показан пунктирной линией с кружочками. Если стены удалены друг от друга так, что кресло-коляска не может коснуться обеих стен в одно и то же время, минимальная ширина вращения еще не достигнута.

e) Разворот продолжают движением точки С вдоль V-образной кривой с проскальзыванием передней стороны кресла-коляски вдоль левой стены до тех пор, пока точка С достигнет положения 3 после поворота на угол . Центральная точка кресла-коляски находится на расстоянии n от левой стены. Передняя часть кресла-коляски больше не испытывает противодействия со стороны стены свободному развороту. Отрезок n показан пунктирной линией со звездочками.

f) Дальнейший разворот относительно точки С (с точкой С в положении 3) приводит кресло-коляску к положению, перпендикулярному к стенам. Первая половина разворота (90°) завершена.

Так как в схеме разворота используют принцип симметрии, следует отразить первую половину разворота, для того чтобы показать соответствующее положение на протяжении второй половины. Вторая половина разворота не отражена на схеме. Во время второй половины разворота точка С передвигается из положения 3 через положение 4 в положение 5.

Так как l + m - n = о, расстояние между положением 1 и положением 3, измеренное в перпендикулярном к стенам направлении, также равно о [см. рисунок В.2 f)].

В конце полного маневра разворота кресло-коляска опять расположено параллельно стенам, но развернуто на 180°.

Для того, чтобы изобразить всю схему движения, показаны перемещения двух основных точек кресла-коляски:

- центральной точки кресла-коляски С, двигающейся вдоль V-образной кривой от положения 1 через положения 2, 3 и 4 в положение 5;

- центра опоры стопы, двигающегося вдоль кривой линии, которая обозначена кривой в виде точек с тире.

Рисунок В.2 - Ширина вращения (пример кресла-коляски с ручным приводом)

В.3 Ширина разворота

B.3.1 Общие положения

Понятие ширины разворота RW применимо только к креслам-коляскам с прямым рулевым управлением и с ограниченным дифференциальным управлением.

B.3.2 Определение минимального радиуса R

B.3.2.1 Общие положения

Минимальный радиус R траектории центральной точки С кресла-коляски (расстояние, измеренное между точкой С и центром М самого короткого разворота) зависит от типа рулевого управления и определяется, как описано в В.3.2.2 и В.3.2.3.

B.3.2.2 Кресла-коляски с прямым рулевым управлением

Минимальный радиус типичного кресла-коляски с прямым рулевым управлением может быть определен исходя из рисунка С.1

Если колесо разворота или ведущее колесо разворота находится под максимальным углом рулевого управления, то

,

где - радиус той части траектории точки С, когда она вращается вокруг М;

g - расстояние между точкой G и осью фиксированных колес;

- максимальный угол внутреннего поворотного колеса, развернутого в боковом направлении, °;

h - расстояние между точкой G и продольной осью кресла-коляски.

(Точка С - центральная точка кресла-коляски, М - центр разворота, точка G - точка контакта с землей внутреннего поворотного колеса, когда его угол поворота максимален).

B.3.2.3 Кресла-коляски с ограниченным дифференциальным рулевым управлением

Минимальный радиус для типичного кресла-коляски с прямым рулевым управлением может быть получен, исходя из рисунка С.2.

Если разность скоростей внутреннего и внешнего поворотного колеса максимальна, то

,

где - радиус части траектории точки С при вращении вокруг М;

t - длина траектории поворотных колес;

- скорость внешнего поворотного колеса;

- скорость внутреннего поворотного колеса.

B.3.3 Определение основных точек, длин и углов кресла-коляски

Маневр разворота происходит одинаково как для кресел-колясок с прямым рулевым управлением, так и для кресел-колясок с ограниченным дифференциальным рулевым управлением.

Форма следа (проекция всех размеров на испытательную плоскость) типичного загруженного кресла-коляски известна из полевых экспериментов. Полная длина в загруженном состоянии FOL и ширина в загруженном состоянии OW получены из разделов А.8 и А.10 соответственно.

Для определения ширины разворота RW важно знать следующие параметры (см. рисунок В.3):

j - расстояние М - J;

f - расстояние М - F;

R - радиус траектории точки С при развороте вокруг точки М (или или )

- угол С - М - E;

е - расстояние М - Е;

к - угол С - М - К;

k - расстояние М - К;

F, E, J и К - четыре точки кресла-коляски в загруженном состоянии, которые касаются стен.

(Точка С - центральная точка кресла-коляски, М - центр разворота).

Рисунок В.3 - След типичного кресла-коляски с прямым рулевым управлением (пример кресла-коляски с электроприводом)

В.3.4 Определение ширины разворота

В.3.4.1 Экспериментальное определение

При экспериментальном определении ширины разворота RW кресло-коляску следует располагать согласно схеме, объясненной в перечислениях а) - f) и как показано на рисунке В.4 а) - f).

a) Кресло-коляску располагают между стенами, параллельно им. Наилучшей стартовой позицией для начала маневра является такое положение кресла-коляски, когда правый центр начального разворота находится от левой стены на расстоянии j.

b) Следовательно, кресло-коляска совершает свой первый маневр (который является начальным движением вперед) таким образом, что ее точка J проходит вдоль левой стены. J - эта точка следа, которая находится слева сзади от точки С и максимально удалена от .

c) Кресло-коляску разворачивают вокруг точки до тех пор пока она не коснется правой стены передней точкой Е.

d) Далее следует второй маневр, который представляет собой единственное движение назад. Кресло-коляску разворачивают относительно левого центра разворота , пока кресло-коляска не коснется левой стены задней точкой К.

e) Затем кресло-коляска совершает третий маневр, который является заключительным движением вперед. Кресло-коляску разворачивают вокруг правого центра разворота. Когда точка находится на расстоянии f от правой стены, точка F может пройти вдоль правой стены вплотную, и не ударяясь о стены. F - это точка следа, которая находится слева впереди точки С и максимально удалена от точки .

f) Кресло-коляска завершает разворот на 180°.

Рисунок В.4 - Ширина разворота (пример кресла-коляски с электроприводом)

В.3.4.2 Математический подход

Математическое выражение ширины разворота задается формулой

,

где RW - ширина разворота;

j - расстояние М - J;

f - расстояние М - F;

R - радиус траектории точки С при развороте относительно точки М (или или );

- угол С - М - E;

е - расстояние М - E;

к - угол С - М - К;

k - расстояние М - К;

(E, F, J и К - четыре точки загруженного кресла-коляски, которые соприкасаются со стенами, точка С - центральная точка кресла-коляски, точка М - центр маневрирования).