Көлік құралдары мен кемелердегі рульдік басқару жүйесі

Кіріспе

Көлік құралдары мен кемелердегі (кемелер мен қайықтардағы) рульді басқару түрі.

Құрлықтағы көлік құралдарындағы рульдік дөңгелек (оны руль, қол рулі немесе жай ғана дөңгелек деп те атайды) – көлік құралдарындағы рульді басқарудың бір түрі. Рульдік дөңгелектер қазіргі заманғы құрлықтағы көлік құралдарының көпшілігінде қолданылады, оның ішінде жаппай өндірілетін автомобильдерде, автобустарда, жеңіл және ауыр жүк көліктерінде, сондай-ақ тракторларда. Руль – бұл басқару жүйесінің жүргізушімен тікелей байланысатын бөлігі; басқару жүйесінің қалған бөлігі жүргізушінің әрекеттеріне жауап береді. Бұл байланыс тікелей механикалық болуы мүмкін, мысалы, қайталама доңғалақты немесе тісті рельсті басқару механизмдерінде, гидравликалық күштің көмегімен немесе оныңсыз, немесе кейбір заманауи автомобильдерде компьютерлік басқарумен жұмыс істейтін электрлік күштің көмегімен (электрлік рульдік басқару).

Тарих

XVIII ғасырдың басында көптеген кемелер рульдік тетіктерді пайдалана бастады, бірақ тарихшылар осы басқару әдісі алғаш рет қашан қолданылғанын нақты білмейді. Алғашқы автомобильдер тікелей рульмен басқарылды, бірақ 1894 жылы Альфред Вашерон 4 а.к. Panhard моделімен Париж-Руэн жарысына қатысты, ол рульмен жабдықталған болатын. Бұл принциптің ең алғашқы қолданылуларының бірі деп есептеледі. 1898 жылдан бастап Panhard et Levassor автомобильдері стандартты түрде рульмен жабдықталды. Чарльз Роллс 1898 жылы Франциядан 6 а.к. Panhard машинасын импорттағанда Ұлыбританияда рульмен жабдықталған алғашқы көлікті таныстырды. Артур Константин Кребс 1898 жылғы 7-13 шілдеде өткен Париж-Амстердам-Париж жарысына арналған Panhard машинасының тікелей рулін еңкейтілген рульмен ауыстырды. 1898 жылы Томас Б. Джеффри және оның ұлы Чарльз Т. Джеффри алдыңғы жағында қозғалтқышы орналасқан және рулі сол жақтағы екі жетілдірілген тәжірибелік автомобиль жасады. Дегенмен, алғашқы автокөлік өндіруші 1902 жылы өзінің алғашқы жаппай өндірілген Rambler машиналары үшін "дәстүрлі" артқы қозғалтқыш және тікелей рульді басқару жүйесін қабылдады. 1904 жылы барлық Rambler машиналары рульдік тетіктермен жабдықталды. Он жылдың ішінде руль автомобильдегі тікелей рульді толығымен ығыстырды. Томас Б. Джеффридің талабы бойынша 1903 жылғы Rambler өндірісі кезінде жүргізушінің орны машинаның сол жағына көшірілді. Көптеген басқа автокөлік өндірушілер 1910 жылы сол жақтан басқарылатын машиналарды ұсына бастады. Одан кейін көп ұзамай АҚШ-тағы көптеген автомобильдер сол жақтан басқарылатын жүйеге көшті.

Жолаушылар көліктері

Жолаушылар автомобильдерінің рульдік дөңгелектері көбінесе дөңгелек пішіндес болып келеді және бір немесе бірнеше спицалар арқылы рульдің сыртқы сақинасына жалғанатын шүмерек арқылы руль бағанасына бекітіледі (бір спицалы дөңгелектер сирек кездесетін жағдай). Басқа түрдегі көліктер дөңгелек пішіндес дизайнды, көбелек пішінді немесе басқа да пішіндерді пайдалануы мүмкін. Автомобильдер жолдың сол жағынан жүретін елдерде руль көбінесе машинаның оң жағында орналасады (оң жақтан рульдік басқару немесе RHD), ал автомобильдер жолдың оң жағынан жүретін елдерде керісінше (сол жақтан рульдік басқару немесе LHD) болады. Рульді басқарудан басқа, руль дөңгелегі көбінесе автомобильдің дабыл сигналын қосуға арналған батырманың орналасқан жері болып табылады. Заманауи автомобильдерде жылдамдық сақтағыш, аудио жүйе, телефонды басқару сияқты басқа да басқару элементтері, сондай-ақ рульге орнатылған жылдамдық қоробкасының басқару тетіктері де болуы мүмкін, бұл жүргізушінің рульден қолын жиі алмас үшін жасалған. Бұрынғы рульдер қатаң болып, құламайтын руль бағаналарына орнатылған. Мұндай құрылым ауыр апат болған жағдайда жүргізушінің жарақаттану қаупін арттырды. Алғашқы құлап түсетін руль бағанасы 1934 жылы ойлап табылды, бірақ коммерциялық сәттілікке жете алмады. 1956 жылы Ford қауіпсіздік рульдік дөңгелегін ұсынды, ол тіреуге қарағанда биік орнатылып, спицалары иілгіш болды, бірақ бағана әлі де қатаң болды. 1968 жылы АҚШ ережелері (FMVSS Standard No. 204) апат болған жағдайда рульдің артқа қарай қозғалу шегін анықтады. Осы стандартқа сәйкес келетін құлап түсетін руль бағаналары қажет болды. Бұл өнертабысқа дейін Citroën DS компаниясы апат кезінде жүргізушіні руль бағанасынан алыстатуға арналған қисық және ортасынан жылжытылған бір спицалы рульдік дөңгелекпен жабдықталған. Гидравликалық күш беру жүйесі жүргізушіге автомобильді басқаруды жеңілдетеді. Заманауи гидравликалық күш беру жүйелері көбінесе гидравликалық жүйеге сүйенеді, бірақ электр жүйелері осы технологияны қадамдық түрде алмастырып жатыр. Механикалық күш беру жүйелері де пайда болды, мысалы 1953 жылғы Studebaker көліктерінде. Дегенмен, гидравликалық күш беру жүйелері басымдық алды. Жолаушылар автомобильдерін басқарудың басқа да әдістері тәжірибелік сынақтардан өтті, мысалы 1965 жылғы Mercury Park Lane концепт-автомобилінің "білезік бұрылысы" басқаруы екі сақинамен басқарылды, бірақ олардың ешқайсысы дәстүрлі үлкен рульдік дөңгелектей табысқа жете алмады. АҚШ Көлік министрлігі енгізген жолаушылар автомобильдерінің ережелері, қозғалтқыш ұрылығының алдын алу үшін рульдің айналуын (немесе беріліс "парковка" режимінде бұғатталғанда) бұғаттауды талап етті. Көбінесе бұл, қозғалтқыштың кілтін тұнбадан шығарғанда орындалады. Бағыттауыш құлпына қараңыз.

Steering wheels for passenger automobiles are generally circular and are mounted to the steering column by a hub connected to the outer ring of the steering wheel by one or more spokes (single spoke wheels being a rather rare exception). Other types of vehicles may use the circular design, a butterfly shape, or some other shape. In countries where cars must drive on the left side of the road, the steering wheel is typically on the right side of the car (right hand drive or RHD); the converse applies in countries where cars drive on the right side of the road (left hand drive or LHD). In addition to its use in steering, the steering wheel is the usual location for a button to activate the car's horn. Modern automobiles may have other controls, such as cruise control, audio system, and telephone controls, as well as paddle shifters, built into the steering wheel to minimize the extent to which the driver must take their hands off the wheel. The steering wheels were rigid and mounted on non collapsible steering columns. This arrangement increased the risk of impaling the driver in case of a severe crash. The first collapsible steering column was invented in 1934 but was never successfully marketed. By 1956, Ford came out with a safety steering wheel that was set high above the post with spokes that would flex, but the column was still rigid. In 1968, United States regulations (FMVSS Standard No. 204) were implemented concerning the acceptable rearward movement of the steering wheel in case of crash. Collapsible steering columns were required to meet that standard. Before this invention, the Citroën DS incorporated a curved and off center single spoke steering wheel designed to deflect the driver away from the steering column in case of a crash. Power steering gives the driver an easier means by which the steering of a car can be accomplished. Modern power steering has almost universally relied on a hydraulic system, although electrical systems are steadily replacing this technology. Mechanical power steering systems were introduced, such as on 1953 Studebakers. However, hydraulically assisted systems have prevailed. While other methods of steering passenger cars have resulted from experiments, for example the "wrist twist" steering of the 1965 Mercury Park Lane concept car was controlled by two rings, none have yet been deployed as successfully as the conventional large steering wheel. Passenger automobile regulations implemented by the U. S. Department of Transportation required the locking of steering wheel rotation (or transmission locked in "park") to hinder motor vehicle theft; in most vehicles, this is accomplished when the ignition key is removed from the ignition lock. See steering lock.

Басқа үлгілер

Жүргізушінің орны, демек руль, кейбір жоғары өнімділік спорттық автомобильдерде, мысалы McLaren F1 және көптеген бір орындық жарыс машиналарынң көпшілігінде орталықта орналасқан. Жүргізушілердің қолдары бірнеше сағат бойы рульді ұстап тұруы мүмкін болғандықтан, олар эргономикалық принциптерді ескере отырып жасалған. Бірақ, ең маңыздысы – жүргізушінің басқару жүйесіне тиімді айналу моментін беруі, әсіресе күшті рульсіз көліктерде немесе рульді басқару жәрдемінен айырылған жағдайларда. Дөңгелек пішіндес рульдер әдетте болат немесе магнийден жасалған дөңгелек болып келеді, оның үстіне және айналасына пластик немесе резеңке қаптама жабыстырылған. Кейбір жүргізушілер рульді жақсырақ ұстау үшін немесе жайлы болуы үшін, немесе әсемдеу үшін винилден немесе матадан жасалған руль қаптарын сатып алады. Рульді басқаруды жеңілдету үшін қолданылатын тағы бір құрал – броди тұтқасы. Ұшақтарда осыған ұқсас құрал – мойынтұрық. Артында тікелей рульдік дөңгелекпен басқарылатын кемелер, рульдік дөңгелек идеясына ықпал еткен болуы мүмкін. Руль басқа интерфейстерге қарағанда тиімдірек және оның себебі – жүргізу үшін тек үлкен интерфейстен ғана алатын нақты кері байланыс қажеттігі. Алғашқы Formula One машиналарынң көпшілігі қарапайым жол машиналарынң рульдерін қолданды. Олар көбінесе ағаштан жасалған (сондықтан жүргізушілерге қолғап кию қажет болды), ал конструкциялық шектеулер болмағандықтан, айналу үшін қажет күшті азайту үшін олардың диаметрі мүмкіндігінше үлкен болды. 1960 және 1970 жылдары автомобильдер бірте-бірте төмендеп, кабиналар тарлауда, сондықтан рульдер кішірейтілді, қол жетімді кеңістікке сыйымды болу үшін.

Рульдегі спицалар

Рульдегі спицалардың саны үнемі өзгеріп отырады. Көптеген алғашқы автомобильдерде төрт спицалы рульдер болған. Баңжа рулі ертедегі автомобильдерге қосымша опция ретінде ұсынылған. Олар күшті рульдік құрылғылар пайда болуына дейін қолданылған. Сым спицалар жүргізушінің қолы мен жолдың соққыларын жұмсарту үшін жасалған, яғни қол мен жол арасындағы серіппелік элемент болған. Көбінесе олар 3 немесе 4 спицадан тұратын, әр спицада 4-5 сым болғандықтан "баңжа" деп аталған.

Тікпелі дөңгелек

Эдвард Джеймс Лобделл 1900-шы жылдардың басында бастапқы еңіс дөңгелекті жасаған. General Motors компаниясының Сагиноу бөлімшесі 1963 жылы 7 позициялық еңіс дөңгелегін Chevrolet-тен басқа барлық жолаушылар автомобильдері бөлімдері үшін енгізді, Chevrolet 1964 жылы осы дөңгелекті алды. Бұл еңіс дөңгелегі басқа АҚШ автоөндірушілеріне де (Фордтан басқа) жеткізілді. Бастапқыда автомобильдердегі сәнді опция болған еңіс функциясы, рульді жоғары және төмен қимылмен доға арқылы жылжытып реттеуге көмектеседі. Еңіс рульдері руль бағанасының астында орналасқан иінтірек буынына тәуелді. Иінтірек құлпын ажырату арқылы дөңгелекті жоғары немесе төмен қарай реттеуге болады, ал руль бағанасы буынның астында қозғалмай тұрады. Кейбір конструкциялар иінтіректі бағана бойымен сәл алға жылжытады, бұл рульдің тік қозғалысын қамтамасыз етеді, бірақ еңіс аз болады, ал басқа конструкциялар иінтіректі рульдің ішіне орналастырады, бұл рульдің бұрышын биіктігін өзгертпей реттеуге мүмкіндік береді.

Реттелетін руль бағанасы

Керісінше, реттелетін руль бағанасы руль дөңгелегінің биіктігін көлбеудің аз ғана, ыңғайлы өзгерісімен реттеуге мүмкіндік береді. Мұндай жүйелердің көпшілігі сықымдағыш құлыптармен немесе электрмоторлармен жұмыс істейді, тісті механизмдердің орнына; соңғылары белгілі бір жүргізуші көлікке отырғанда жадта сақталған қалпына көшуге немесе көлікке кіргенде не шыққанда жоғарылап, алға жылжуға қабілетті болуы мүмкін.

Телескоптың дөңгелегі

Соғысқа дейінгі көптеген британдық автомобильдерде реттеу алдында құлыпты гайканы босатуды қажет ететін телескоптық рульдер ұсынылды, олардың көпшілігі Douglas ASW (реттелетін руль) жүйесін қолданды. 1949 жылы Jaguar XK120 Bluemel компаниясынан жаңа рульді ұсынды, оны жүргізуші бағананың айналасындағы гильзаны қолмен босату арқылы реттеуге болатын. 1955-1957 жылғы Ford Thunderbird ұқсас конструкцияға ие болды, жалпы қозғалысы болды. 1956 жылы қозғалыс шектелді. Телескоптық рульге қатысты патент 1942 жылдың шілдесінде General Motors компаниясының Saginaw Steering Gear бөлімінің Бернард Маурер (қазіргі Nexteer Automotive) ұсынды, бірақ GM өз телескоптық рульін 1965 жылы опция ретінде ұсынылған Corvette және Corvair автомобильдерінің дебютіне және 1965 жылғы Cadillac автомобильдеріндегі бұрылатын/телескоптық рульге дейін ұсынбады. GM бағанасы орталық ступицаны қоршап тұрған құлыптау сақинасын бұрау арқылы босатылды және реттеу ауқымын ұсынды.

Алысқа қарай ауысатын руль

1961 жылы Ford Thunderbird көлігінде пайда болған және 1960 жылдары Ford өнімдерінің басқа түрлерінде де қолжетімді болған Swing-away рульді басқару дөңгелегі, жүргізушіге көлікten түсуді және кіруді жеңілдету үшін, беріліс селекторы «Паркинг» күйінде болғанда рульді оңға жылжытуға мүмкіндік берді.

Алысқа қарай еңкейіп тұрған руль

Ford компаниясы 1967 жылы Федералдық көлік құралдары қауіпсіздігі стандарттарына енгізілген өзгерістерден кейін бұл жүйені ұсынды. Бұл, қауіпсіздік стандарттарының жаңа талаптарына сай келмейтін, бұрынғы иілгіш рульдің жаңартылған нұсқасы болғанымен, қозғалыс шектеулі болса да, алдыңғы модельге қарағанда автоматты түрде орналасуының арқасында пайдалануға ыңғайлырақ.

Тез босатылатын кернеу дөңгелегі

Кейбір руль дөңгелектері ажыратылатын хабқа, яғни жылдам ажыратылатын хабқа орнатылуы мүмкін. Рульді құралдарсыз, тек бір батырманы басып алып тастауға болады. Бұл жүйе көбінесе тар кеңістіктегі жарыс машиналарын жүргізушісіне кіру-шығуды жеңілдету үшін, сондай-ақ басқа көліктерде ұрлыққа қарсы құрылғы ретінде қолданылады. Жылдам ажыратылатын жалғауыштар көбінесе нақты брендке тән болады, бірақ кейбіреулері өзара алмастырылатын. Ең көп таралған бекіту үлгісі – 6×70 мм, яғни 70 мм диаметрлі шеңбер бойымен орналасқан алты бұрандалы үлгі. Басқа кең таралған бұрандалы үлгілер: 3×, 5×, 6×74 мм және 6×. Көлік қозғалмай тұрғанда рульді бұру құрғақ рульдеу деп аталады. Құрғақ рульдеуден аулақ болу ұсынылады, себебі ол рульдік механизмге күш түсіреді және шиналардың мерзімінен бұрын тозуына себеп болады.

Рульдегі батырмалар мен басқару құралдары

Рульге қосылған алғашқы батырма – машинаның электрлі дабылын іске қосуға арналған болды. Дәстүрлі түрде рульдің орталық бөлігінде немесе орталық жастығында орналасқан дабыл қосқышы кейде спицаларға орналастырылатын, ал кейде әсем дабыл сақинасы арқылы іске қосылатын, бұл қолды руль дөңгелегінен алыстату қажеттігін жойды. Электрлік байланыс сырғанақ сақина арқылы жасалады. "Rim Blow" рульдік дөңгелегі дабыл қосқышын руль дөңгелегінің жиегіне енгізді. 1966 жылы Ford өзінің Thunderbird модельдері үшін рульдің жастығына орнатылған рокерлік қосқыштармен жабдықталған Highway Pilot жылдамдықты басқару опциясын ұсынды. Ерекшелігі, Thunderbird круиздік басқару қосылған, бірақ іске қосылмаған кезде Retard үнемі басылғанда тежегіштерді жеңілдетіп, тоқтау шамдарын жарықтандырды. 1974 жылы Lincoln Continental және Continental Mark IV модельдерінде круиздік басқарудың әртүрлі функцияларын іске қосу үшін рульге екі рокерлік қосқыш қосты. 1988 жылы Pontiac Trans Am, 6000 STE және Bonneville модельдері үшін түрлі дыбыс функцияларын басқаратын 12 батырмалы руль ұсынды. 1990 жылдары автомобильдердің рульдерінде жаңа батырмалардың саны арта бастады. Қашықтан немесе баламалы реттеулерге көлік аудиосы, телефон және дауыспен басқару навигациясы кіретін болды. Көбінесе дыбыс деңгейін реттеу немесе мәзірлерді қарау, радио станцияларын немесе дыбыс жолдарын өзгерту үшін дөңгелектер немесе батырмалар қолданылады. Бұл басқару элементтері сымды немесе сымсыз әмбебап интерфейстерді пайдалана алады.

Ойын үлгілері

Ойын контроллерлері ойын автоматтары, жеке компьютерлер және консоль ойындары үшін қол жетімді, олар рульге ұқсас көрінеді және сезіледі, жарыс ойындарында пайдалануға арналған. Алғашқы мысал ретінде 1977 жылы "Телстар Аркада" құрылғысында "Road Race" ойынымен бірге келген дөңгелек болды. Кейбір қазіргі заманғы ойын дөңгелектері нақты жүргізушінің рульден алатын сезімін имитациялау үшін күшті кері байланыс жүйесін, сондай-ақ қосымша басқару мүмкіндігі үшін батырмаларды қолданады.