Беспилотный общественный транспорт уже давно работает или испытывается в ряде стран, а беспилотные автомобили не являются редкостью на дорогах, пусть и с испытателем в салоне. Однако важнейшим условием развития такой техники является обеспечение безопасности и надежности. Мелочей здесь быть не может, а свою роль могут сыграть даже, казалось бы, сторонние вопросы вроде типа и цвета лакокрасочного покрытия кузова или разметки и дорожных знаков. Ольга Колеватова, генеральный директор PPG в России, рассказывает, как покрытие корпуса и салона автомобиля влияет на его энергоэффективность, безопасность и комфорт.
Проблемы развития
По разным оценкам, рынок беспилотных автомобилей уже в ближайшие несколько лет может достичь объемов в десятки, а то и сотни миллиардов долларов. Неудивительно, что разработкой подобной техники занимаются различные компании, в том числе и в России. Машины, способные ездить без водителя, уже испытываются на российских дорогах. Однако вплоть до 2021 года они могли появиться на улицах только при условии, что испытатель готов в любой момент перехватить управление в случае опасности или некорректных действий электронного мозга. Только в марте текущего годаправительство РФ утвердило разработанный Минтрансом комплекс мероприятий по тестированию и вводу в эксплуатацию беспилотников без инженера в салоне.
В 2018 году Российская венчурная компания и консалтинговая компания Frost & Sullivan оценили потенциальную долю беспилотных автомобилей на мировом рынке в 40%. По их предположению, эта доля соответствует 36 млн проданных машин. В целом, учитывая настигшую мир пандемию коронавируса, подобные оценки следует считать завышенными, однако планы по разработке и внедрению беспилотного транспорта во многих странах остаются.
Государства играют активную роль в создании инфраструктуры для беспилотников, свидетельствует Индекс готовности стран к использованию автономного транспорта — 2020 от KPMG. Эксперты компании сочли, что Россия находится в тридцатке лидеров по внедрению беспилотников. Вместе с тем,согласно исследованию Arthur D. Little, только 53% опрошенных в среднем по миру и 36% респондентов из России готовы опробовать или регулярно пользоваться самоуправляемыми автомобилями. Основные опасения у будущих пассажиров связаны с безопасностью и надежностью такой техники. И это подтверждается повышенным резонансом, связанным с несколькими авариями с беспилотниками. Каждый такой кейс тщательно расследуется, и разработчики закладывают максимально возможные меры безопасности при проектировании.
В помощь электронным глазам
Черный цвет занимает 18% рынка автомобильных цветов, уступая лишь белому. Это неудивительно. Он чрезвычайно универсален, его любят дизайнеры, а покупатели считают его признаком солидности. Так что маловероятно, что покупатели в будущем станут массово от него отказываться. Но такая популярность ставит перед инженерами целый ряд задач, решение которых необходимо для обеспечения безопасности.
Беспилотные автомобили для определения своего местоположения и оценки ситуации на дороге используют комплекс приборов и датчиков, сканирующих пространство вокруг. Они называются лидары (от англоязычного акронима LIDAR). Эти устройства используют инфракрасное излучение для оптического и светового обнаружения и измерения дальности до ближайших и отдаленных объектов. Приборы испускают инфракрасные лучи и на основе данных об отражении системы автомобиля делают вывод о том, что находится на дороге вокруг.
Проблема в том, что темные цвета активно поглощают инфракрасное излучение. Ряд испытаний показал: поверхность черного автомобиля отражает всего 6% направленного на него излучения (если считать показатели белого автомобиля за 100%). Иначе говоря, для беспилотника чем темнее автомобиль (или другой объект), тем хуже он «видим».
Решить эту проблему удалось с помощью особых лакокрасочных материалов (ЛКМ). Их особенность в том, что они могут пропустить лучи вглубь слоя краски, сквозь верхние декоративные слои к отражающей поверхности. От него луч отскакивает обратно к лидару, и объект становится видимым для беспилотного авто. Впервые подобное покрытие разработала компания PPG на основе технологий, использующихся в аэрокосмической индустрии. Позднее компания приобрела производителя оборудования и лакокрасочных материалов для производства разметки и дорожных знаков для беспилотных машин Ennis-Flint, и теперь подобное покрытие применяется и для объектов дорожной инфраструктуры. В будущем ими можно будет красить и объекты вроде стен, ограждений или опор мостов, а также разметку, что позволит системам наблюдения беспилотников с легкостью распознавать их.
Не менее важно разработать легкоочищаемые покрытия, которые позволят эффективно смывать пыль и воду с линз датчиков, тем самым устраняя помехи от снега, льда или грязи.
Защищая электронику
Для корректной работы систем беспилотного автомобиля необходимо добиться идеального приема и передачи радиосигналов. Обилие электроники в современных машинах приводит к значительному количеству электромагнитных помех и утечек радиочастот. В результате сигналы могут «дрейфовать» и «смешиваться», создавая перекрестную связь, которая может ухудшать качество работы оборудования. Новейшие технологии в области защитных покрытий приходят на помощь и тут, защищая системы от помех и гарантируя, что все будет работать как надо.
Правильный выбор краски может даже привести к снижению расхода топлива или батареи. Дело в том, что поддержание нужного температурного режима зависит в том числе и от примененных материалов отделки салона, кузова и подкапотного пространства. Например, высокая способность корпуса машины отражать солнечную энергию позволит сократить использование систем климат-контроля и исключить необходимость открывать окна, тем самым уменьшая энергопотребление автомобиля.
Работа производителей лакокрасочных покрытий в области аккумуляторных электромобилей позволила разработать экономически эффективные продукты, которые ликвидируют вредный н-метил-2-пирролидон в процессе нанесения катодного покрытия, сохраняя при этом производительность батареи. Эти новые скрепляющие материалы позволят снизить токсичность, улучшить формулу и процессы нанесения, обеспечивая при этом равные или улучшенные характеристики элементов.
Производители ЛКМ стремятся определить лучшие технологии для удовлетворения конкретных функциональных требований, а также согласовывают каждое решение с общей конструкцией аккумуляторной системы и уникальными технологическими возможностями каждого заказчика. Успешно внедряются надежные, крупносерийные, автоматизированные производства аккумуляторных элементов, модулей и блоков. Благодаря этому на рынке существует широкий выбор решений для проектирования, конструирования и производства элементов, модулей и блоков литий-ионных батарей. В частности речь идет о следующих задачах:
- Диэлектрическая защита. Диэлектрические покрытия используются вместо пленочных и/или ленточных решений для устранения зазоров, пустот, разрывов швов и защиты кромок, а также для обеспечения высокой производительности и автоматизированного нанесения.
- Противопожарная защита. Растет ассортимент высокоэффективных решений для защиты аккумулятора автомобиля от пожара и смягчения последствий теплового удара. В частности речь идет о проверенных временем технологиях нанесения вспучивающихся огнезащитных покрытий. Эти решения, способные работать в больших объемах, охватывают три класса огнезащиты аккумуляторов (BFP-X, BFP-S и BFP-E), соответствующие различным областям применения и требованиям к аккумуляторам.
- Терморегулирование. Покрытия могут поддерживать и усиливать все возможные варианты систем терморегулирования аккумуляторов. Общие решения и области применения включают в себя заполняющие и теплопроводные покрытия между пластинами и модулями батареи, а также теплопроводные покрытия между охлаждающими змеевиками и пластинами.
- Конструкция и герметизация. Проверенные клеевые и герметизирующие материалы идеально подходят для решения различных задач, связанных с аккумуляторными батареями для электромобилей. Речь идет о герметизации корпусов и компонентов, фиксации элементов и модулей в блоках, укреплении конструкции и защите от ударов.
- Защита от коррозии и ударов. Решить эту задачу позволяет комплексное сочетание проверенных временем решений, в том числе электропокрытий, порошковых покрытий и полимочевин для корпусов литий-ионных батарей. Каждое из них может быть нанесено с помощью экономически эффективных автоматизированных высокообъемных процессов.
- Защита от электромагнитного излучения и радиоэлектронных помех. Экранирование в электромобилях применяется для корпусов электронных узлов, программируемых терминалов, телеметрических систем, датчиков бортовой системы сбора данных, систем объединения показаний аудиовизуальных сенсоров, пластиковых/композитных корпусов/крышек аккумуляторов, корпусов систем управления батареями, а также зарядных устройств и инверторов. С этой задачей справляются напыляемые проводящие покрытия из никеля и меди с серебряным покрытием.
Покрытие для комфорта
Появление беспилотных автомобилей потребует новых решений не только для обеспечения безопасности, но и для повышения комфорта. Например, ожидается, что все большее количество пассажиров будет ездить на автомобилях все чаще. Это потребует повышения прочности и чистоты поверхностей салона. Кроме того, такие поверхности станут умными, то есть в них будут интегрированы дисплеи органов управления.
В связи с этим производители были вынуждены переосмыслить свой подход к проектированию автомобилей, уделив особое внимание салону. Он должен быть проще в очистке, устойчив к загрязнениям от предыдущих пассажиров и оснащен встроенными технологиями. Производители красок и лакокрасочных покрытий могут поставлять функциональные, проводящие и тактильные покрытия для интерьера автомобиля, которые улучшают внешний вид, повышают комфорт и полезность всех поверхностей салона, включая сенсорные экраны. На рынок уже вышли прозрачные защитные, антибликовые и олеофобные покрытия, а также краски типа soft touch, также известные как «мягкий пластик» Все эти материалы можно объединить в многослойное покрытие, которое проще наносить и применять.
Активный рост автомобильной индустрии в целом и беспилотных машин в частности раскрывает проблемы там, где их, казалось бы, не ждешь. И чем активнее новые технологии проникают в нашу жизнь, тем неожиданнее бывают вызовы, стоящие перед производителями. Это вынуждает разработчиков как самих машин, так и их комплектующих искать новые решения и работать на стыке различных областей науки и техники.
Читать далее:
Посмотрите на самый быстрый гиперзвуковой самолет
Замедление вращения Земли вызвало выброс кислорода на планете
Что происходит с криптовалютой: от подъема и падения до государственного признания