Развитие транспорта на современном этапе

     МОТОЦИКЛЫ отличаются предельной простотой и надежностью

конструкции. Это  рама с седлом, двигатель и колеса, переднее из которых -

поворотное. Они  обладают высокой маневренностью и  проходимостью, но практически

не защищают водителя от погодных условий, не обеспечивают его безопасность,

поэтому почти  вытеснены автомобилями.

Но существует концепция, которая объединяет преимущества мотоциклов и

автомобилей. Это  машина с кузовом автомобиля и  двухколесной конструкцией

ходовой части. Такая  машина (монокар) может обладать комфортом,

грузоподъемностью и безопасностью автомобиля и  маневренностью, экономичностью

и проходимостью  мотоцикла.

Устойчивость мотоцикла  зависит от равновесия действующих  на него сил.

Мотоцикл может  быть устойчивым только при совпадении точки опоры и

равнодействующих  сил. При прямолинейном движении такая сила одна. Это сила

тяжести, приложенная  к центру масс и направленная вертикально  вниз.

Отклонений от точки опоры она не имеет, следовательно, нет и опрокидывающей

силы.

Монокар позволяет уменьшить потери энергии за счет таких решений:

     Масса машины. Для снижения массы можно значительно упростить и

облегчить конструкцию, удалив некоторые узлы и агрегаты. На монокаре могут не

потребоваться двигатель  большой мощности (и массы), КПП, радиатор, стартер,

генератор, подвеска двух колес, трансмиссия и многое другое. монокар можно

сделать приблизительно раза в два легче обычной машины.

     Аэродинамическое сопротивление. Создание кузова более

обтекаемой формы. Современный автомобиль имеет коэффициент  аэродинамического

сопротивления C_x=0,4. Если попробовать сделать трехместный кузов в

виде капли и разместить двух человек в широкой части и одного сзади в узкой, то

можно получить коэфффициент C_x=0,2 или даже меньше. Но подобную

форму можно применить  только на двухколесной машине, поскольку  четыре колеса

все равно потребуют  прямоугольной формы со всеми  вытекающими последствиями.

У большинства  современных автомобилей он составляет 0,4. У монокара,

благодаря более  обтекаемой конструкции двухколесного  кузова, он может быть

равен 0,2 или даже меньше.

     КПД двигателя. Желательно отказаться от двигателя внутреннего

сгорания с КПД 18-20% и применять электродвигатель (КПД 90%). Существенно

снизить требуемую  мощность двигателя может применение маховика.

     Рекуперация энергии. Применение маховика для рекуперации

(накопления) энергии  торможения с последующей отдачей  при разгоне. Если в

обычных машинах эта энергия расходуется только на нагрев тормозных колодок, то

с применением  маховика удается значительно (почти  в 2 раза) снизить расход

топлива по сравнению  с движением в городском режиме.

     Сопротивление дороги. Двухколесному монокару потребуется

значительно меньше энергии на преодоление сопротивления  дороги.

4000H * 0,02 = 80 H

Для пробега в 100 км потребуется 80 * 100.000 = 8.000.000 Дж, что  составляет

мощность 2.2 кВт/час. (3 л.с.)

Конструкция машины представлена на рис.4.2.

    

     Преимущества применения мотор-колес на транспортных средствах:

·        компоновка автомобиля улучшается благодаря  достаточно свободному

выбору места  установки мотор-колеса относительно других агрегатов автомобиля;

·        общая масса агрегатов электропривода (не только мотор-колес)

снижается по сравнению  с массой агрегатов гидромеханического привода;

·        желаемое распределение массы автомобиля по осям получается

вследствие возможности  варьировать базой автомобиля;

·        число деталей и узлов механической передачи, подверженных

интенсивному износу в эксплуатации, сокращается, что  повышает надежность

системы в целом;

·        возможность реализации одним мотор-колесом большой мощности, что

позволяет повысить грузоподъемность автомобиля без увеличения числа ведущих

колес;

·        возможность бесступенчатого или в крайнем случае двухступенчатого

регулирования силы тяги;

·        торможение на затяжных уклонах большой  величины высокоэффективно и

надежно благодаря использования электрического тормоза

Управление машиной  осуществляется рукояткой типа "джойстик", установленной

между креслами водителя и пассажира. На рукоятке также находятся  кнопки

включения фары, поворотов, сигнала и др. Управление осуществляется изменением

передаточного числа  вариатора. При наклоне рукоятки "вперед-назад" и "влево-

вправо" происходит соответственно торможение-разгон и  повороты машины. При

максимальном отклонении рукоятки "вперед" может происходить срабатывание

дополнительного тормозного захвата заднего колеса.

Панель управления имеет небольшие габариты, цифровую индикацию на светодиодах

и может быть размещена в любом удобном месте, например на зеркале заднего

вида в центре машины. Вместо индикации можно применить  синтезатор речи.

Индицировать можно:

1. Скорость движения  машины;

2. Повороты (можно  заменить огнями на зеркалах  заднего вида);

3. Положение дверей (люков) и багажников (открыты или закрыты).

В монокаре ручку управления и панель приборов лучше убрать в сторону. Так как

перед водителем  и пассажиром больше не существует травмирующего препятствия,

то возможно применение векторной системы безопасности. В такой системе кресло

обладает возможностью в случае лобового столкновения откатываться вперед, в

свободную зону с  одновременным наклоном назад. После  удара кресло на

амортизаторах возвращается в исходное положение. Такая система более надежна,

чем ремни и  подушки безопасности. При особенно сильных ударах возможно даже

применить катапультирование  кресла через лобовое стекло до полного  погашения

инерции удара.

Боковые удары  для машины с работающим маховиком  безопасны, поскольку не

смогут привести к опрокидыванию. Машина, подобно  маятнику, только качнется

вокруг вертикальной оси. А при движении по обочине  или косогору машина все

равно будет сохранять  вертикальное положение кузова. Если при очень крутом

боковом наклоне обычная машина опрокинется, монокар будет только скользить

вниз по склону, сохраняя вертикальное положение.

При равномерном  движении кресло находится в вертикальном положении. При

резком торможении кресло откатывается по направляющим вперед, одновременно

поворачиваясь в  горизонтальное положение. При этом угол наклона кресла

зависит от силы торможения и при снижении этой силы кресло возвращается в

исходное положение.

В машине можно  предусмотреть несколько способов торможения:

     Кинетическое. Основной способ. Это когда кинетическая энергия

машины превращается в кинетическую энергию маховика.

     Электродинамическое. Электроэнергию с мотор-колес можно гасить

на балластном сопротивлении. Например, направить  на электроотопитель.

     Дифференциальное. Если переднее мотор-колесо включить в

противофазе с  задним, то оно станет вращаться  в противоположном направлении

вплоть до полной остановки машины и переднего  колеса.

     Шаговое. Мотор-колесо является шаговым электродвигателем. Можно

задать частоту  вращения магнитного поля ротора сколь  угодно низкой влоть до

нуля. Это фактически будет являться остановкой ротора.

     Фрикционное. Если между ротором и статором помесить фрикционную

прокладку, и подвесить  ротор в магнитном поле или  на воздушной подушке (газовый

подшипник), то при  выключении подшипника ротор всей массой машины ляжет на

статор. Это аналог обычных дискового или барабанного тормоза.

     Механическое. Если изменить высоту подвески, то машина может

лечь на днище  и тормозить выступающими частями  кузова. Таким способом можно

затормозить даже на льду.

Фара находиться под колпаком переднего колеса. Она  может опускаться в нишу из

переднего багажника. Фара может также поворачиваться в горизонтальной

плоскости на 360°, обеспечивая освещение при поворотах  и движении задним

ходом.

Фара сделана  в виде цилиндра, в центре оптической оси которого находиться

источник света. Часть цилиндра сделана прозрачной, остальная часть покрыта

отражающим слоем. В задней части может быть установлен красный светофильтр,

который при повороте фары при движении назад будет  светить вперед, выполняя

функции стоп-сигнала.

В машине используется зависимая тросовая система подвески и компенсирующий

амортизатор. Передняя и задняя подвески соединены тросом таким образом, что

нагрузка на переднее колесо, отклоняющая колесо вверх  компенсируется

отклонением заднего  колеса вниз и наоборот. В качестве амортизирующей силы

используется половина веса машины. Изменением длины троса  можно регулировать

высоту машины вплоть до опускания на днище на стоянке или в режиме

экстренного торможения.

Технические характеристики монокара:

Длина - 4000 мм.

Ширина - 1500 мм.

Высота - 1500 мм.

База - 3000 мм.

Клиренс - 350 мм.

Количество мест - 3 чел.

Количество дверей кузова - 2.

Грузоподъемность - 200-250 кг.

Подвеска - зависимая.

Низкий расход топлива (не более 1л. на 100км.).

Пониженный уровень  выхлопов СО2 и CN.

Малый вес (не более 400 кг).

Простота и надежность конструкции.

Простота в управлении и обслуживании.

Высокая маневренность (радиус разворота около 4 м).

Низкий коэффициент  аэродинамического сопротивления.

Низкая стоимость

                      5.Беспилотные самолеты                     

"Беспилотники" различаются по массе (от аппаратов весом в полкилограмма,

сравнимых с авиамоделью, до 10-15-тонных гигантов), высоте и

продолжительности полета. Беспилотные летательные  аппараты массой до 5 кг