Навести приклад

Рр.

6.2 Цілі, які ставлять перед собою автомобілебудівники України.

У Лондоні на початку нового століття відбулась виставка "Мотор шоу", де можна було познайомитися з тим, на чому передбачається їздити масовому західному автомобілісту у XXI столітті. Радикально міняється технічна концепція автомобіля, міжнародне автомобілебу­дування знаходиться на повороті до нових, альтернативних бензину, видам палива. Попередня автомобільна концепція, яку раніше можна було виразити словами "більше, швидше, шикарніше" міняється на "менше, економніше, елегантніше". Машини, розміром в малолітраж­ку, нерідко оснащені потужними двигунами, заполонили дороги євро­пейських країн. В Англії, наприклад, в 2001 році 58,5% автомобілів прийшлось на невеликі автомобілі "суперміні". Із 240 стендів Лондон­ського автосалону не менше 1 /3 зайняті економічними мало- і мікролі­тражками. Якщо говорити про автомобілі, то зіркою автосалону стала мініатюрна "Ауді А2". Вона має 5 дверей з двигуном об'ємом 1,4 літра і потужністю 75 к. с, розвиває швидкість 180 км/год. Алюмінієвий кузов дозволив знизити вагу на 400 кг в порівнянні зі стальним варіа­нтом.

Передбачається, що у наступному році у світі буде добуто 26 млрд. барелів нафти. Ми вже говорили, що у нинішньому столітті нафтові запаси землі можуть вичерпатись. Крім того, значно вимогливішими стануть екологічні норми у країнах Європейського Союзу і інших країнах. Все це змушує вчених і виробників автомобілів виготовляти нове паливо, альтернативне бензину, створювати нові, економічно чисті двигуни. За останні роки вдалось зменшити викиди вуглецю, між іншим на то­му ж таки автосалоні була показана модель, "Пежо", яка "з'їдає" свої власні "забруднені" елементи вихлопних газів. І все таки найбільш перспективними у цьому відношенні можливо вважати створення так званих "гібридних моделей". Мова йде про автомобілі з двома двигу­нами - дизельним і електричним. На виставці у Лондоні можна було побачити дві такі моделі "Хонда-Інсайт" і "Тойота-Прайес". На "Хон-ді" встановлений одноциліндровий дизельний двигун об'ємом 1л, по­тужністю 67 к.с, який розвиває швидкість 120 км/год., підключення до нього електродвигуна збільшує потужність до 75 к.с. і його швид­кість стає до 180 км/год. "Тойота" - 5-містка, 4-х дверна економічна малолітражка. Дизельний двигун з об'ємом 1,6 л суміщений з елект­родвигуном, який працює на батареях, розрахованих на пробіг 400 тис. км. Підзарядка батарей проходить автоматично при роботі дизе­льного двигуна, який використовує 3 літри палива на 100 км. В залеж­ності від дорожніх умов, водії обох машин вибирають, рухатись їм на дизельному, електричному чи зразу на обох двигунах. При тому, що це робиться переключанням тумблера або ж кнопки. В даний час ди­зельний двигун переробляється на газовий. Газ дешевше дизпалива у два рази, таким чином повітря стане більш екологічно чистим. Крім того гібридний двигун не тільки набагато економічніший і екологіч-ніший від дизельного, але й знижує рівень шуму на 60%.

В автомобільному транспорті у XXI столітті послідовно будуть мі­нятись догми проектування і конструювання автомобілів. Це виклика­но тим, що будуть створюватись принципово нові транспортні маши­ни з новими силовими агрегатами (з гібридними енергетичними уста­новками, з акумуляторними батареями, з електролітичними генерато­рами). Пік розвитку традиційних двигунів внутрішнього згорання пройшов.

Впровадження принципово нових двигунів, палив і систем управ­ління транспортними машинами буде сприяти значному підвищенню коефіцієнта корисної дії машин (майже в 4 рази). При цьому викиди шкідливих речовин практично будуть дорівнювати нулю.

Реальною перспективою є застосування електрохімічних генерато­рів або ж паливних елементів. Поява нових силових агрегатів рішуче вплине на конструкцію всього автомобіля. На ньому не буде двигуна внутрішнього згорання, трансмісії з диференціалом, карданних валів з напіввісями. Всі механічні пристрої будуть приведені до нуля. В бага­тьох випадках зміниться система управління автомобілем, зникнуть механічні зв'язки. Все управління буде проводитись через приводи. Ці зміни можуть бути реально задіяні через 10-15 років. Основний агре­гат автомобіля буде мати вигляд плоского візка товщиною приблизно 30 см, в якому будуть розміщені паливні елементи, баки для водню, електродвигуни коліс і інше. Не буде ні педалей, ні важелів, ні рульо­вої колонки. їх замінить багатофункціональний штурвал. За потребою можна буде міняти фургон на лімузин. Міняти кузови можна буде на спеціальних станціях технічного обслуговування прокату кузовів.

Транспортні технології XXI століття - це не дорожно-колісний транспорт, а в багато разів більш ефективний аеродинамічний і аеро­статичний безпечний транспорт. Його шлях - через гібридні конструк­ції силових установок до вихрових і антигравітаційних машин XXI століття.

Такі перспективні завдання поставив перед автомобілебудівниками доктор технічних наук, професор ХНАДУ Н.Я.Говорущенко. Він їх окреслив у своїй доповіді "Основні проблеми розвитку автомобільно­го транспорту XXI століття" на науковій конференції, з якою виступив у Харкові наприкінці 2003 року.

Громадськість України, вчені і конструктори, держава повинні бу­ти зацікавлені у розвитку народного господарства на основі новітніх розробок.

Ми живемо зараз у трудний, але цікавий час, коли наше суспільст­во робить крутий поворот, міняє звичні концепції, цілі і задачі. Ми йдемо революційним шляхом перебудови. Ця дорога не для слабких, ця дорога - для сильних і сміливих, впевнених у щасливому майбут­ньому нашої Батьківщини.

Багато молодих людей задають питання: "Як нам бути?". Міраж про світле майбутнє зник. Як жити далі, у що вірити? Дійсно, сталін­ський казармовий соціалізм завів нас у тупик, привів до застою; упали моральні показники, стало менше чесності, більше халтури, додалось злості, жорстокості, принизилась повага до людини, його внутрішньо­го світу, з'явився доволі значний прошарок людей, для яких, нажива стала головним мотивом життєдіяльності. Ми поступово відвикли від критичної оцінки обстановки, втратили почуття відповідальності за свої слова, за свою працю, з'явились погано працюючі але добре опла­чувані пристосованці

Який же вихід? Вихід один - треба, використовуючи світовий до­свід, шукати шляхи подальшого розвитку країни, шукати свій шлях, що основується на власній історії, на своїх традиціях, що враховують свої особливості (хороші та інші). Не треба шукати чужі взірці. Не треба кричати у весь голос, що Швеція - "справжня модель істинного соціалізму". Іншим дуже подобається Швейцарія або США. Але не можна будувати своє життя на хлопському підлещуванні, схилянні перед чужим. Звичайно, хороша країна Швейцарія. Але Україна – це Україна, а не Швейцарія чи Швеція.

6.3 Сучасний стан автомобілебудівної промисловості світу.

Автомобільна промисловість грає важливу роль в житті кожної країни і в багатьох сферах діяльності людської спільноти. Винахід автомобіля можна сміливо прирівняти до революційного відкриття в світі науки і техніки: до появи електрики, засобів зв'язку, освоєнню космосу, а розвиток автомобільної промисловості стало своєрідним локомотивом в економічному процвітанні таких країн, як Японія, США, Німеччина і ін. Відомо, що відкриття одного робочого місця в автопромі автоматично спричиняє за собою створення безпосередньо або непрямим чином ще 7–9 нових робочих вакансій у інших галузях економіки країни. Багато держав приділяють развитку національного автопрома пильну і пріоритетну увага.

Світовий ринок легкових автомобілів сильно змінився всього лише за

десять років. Якщо в 1990-х роках минулого століття в США выпускалось близько 30 % всіх легкових автомобілів, то з 2000 року баланс сил поступово почав зрушуватися у бік країн Європи і Азії. Причому по даним 2007 року частка азіатського виробництва зросла до 45,5 % (майже половина світового обсягу вироблених легкових автомобілів), а випуск легкових автомобілів в США в 2007 році скоротився на 10,1 %. Це найбільш помітний спад виробництва серед країн Північно-амеріканскої угоди про вільну торгівлю – НАФТА (США, Канада і Мек-

сика). Найближчими роками лідери американського автопрома навряд чи зможуть повернути втрачені позиції.

Все більше і більше уваги приділяється розвитку виробництва компаній в країнах Азії і Східної Європи, зокрема в Україні. На тлі скорочення частки виробництва легкових автомобілів в США і Західній Європі частка Азії з кожним роком збільшується. Впродовж останніх сім років частка легкових автомобілів азіатського виробництва зросла з 32,9 до 45,5 % від світового випуску. Причиною стало будівництво нових заводів світових автоконцернів в країнах Азії і зростання локального виробництва.

Популярність азіатських автомобільних марок росте з кожним роком, збільшується китайське і індійське виробництво автомобілів.

6.4 «Великий переділ» автомобільного ринку світу.

В даний час в світі щорічного випускається більше 60 млн автомобілі

(цифри виробництва коливаються залежно від багатьох чинників). Зокрема всі європейські країни виготовили понад 21 млн, США – більше 11 млн, Японія – більше 11,5 млн, країни НАФТА – біля 16 млн, Росія – менше 2 млн автомобілів, тобто її частка в світовому виробництві автомобілів складає приблизно 2–2,5 %. У 2006 році Китай став третім виробником автомобілів в світі, випустивши 7,2 млн. шт. і випередивши по цьому показнику Німеччину. За об'ємом внутрішніх про-

даж Китай є другим за величиною в світі (після США) ринком збуту автомобілів, при цьому продаж на 94 % забезпечувався місцевим виробництвом (включаючи СП з іноземним капіталом). У 2006 році Японія вийшла в світові лідери по виробництву автомобілів (11,5 млн шт.), випередивши США (11,3 млн). Російський автопром в світовому рейтингу займають лише 13-е місце, а Український 15-е місце.

Успіхи Китаю в автомобілебудуванні надали певний вплив на ринок автомобілів в Україні. По оцінках експертів, тиск зі сторони Китаю і інших зарубіжних автовиробників буде возрастати в секторах легкових і вантажних автомобілів.

Глобальний автомобільний ринок увійшов до стадії «великого переділу». Якщо в даний час японські автомобілебудівники здійснили могутню експансію на внутрішньому ринку США, де місцеві автогіганти продовжують здавати одну позицію за іншою, то в недалекому майбутньому автопродуценти з Японії, що претендують на місце лідерів світового автопрома, почнуть відчувати істотну конкуренцію.

З 2010 року японський автопром зміщений з місця світового лідера, а його позицію займає автомобілебудування КНР, де обсяг виробництва автомобілів складає 10–11 млн шт. Не дивлячись на те що тільки у 2006 році Японія випустила 10,8 млн автомобілів, з 2010 року це виробництво знизилось до 10 млн шт., що пов'язане з масованим перенесенням виробництва японських моделей до КНР, Індії і ряду інших країн Азії і Східної Європи.

З 2010 року консолідована частка випуску японськими і китайскими компаніями складає 76 % від загального обсягу виробництва автомобілів (повною масою не більше 6 т) у азіатському регіоні. У абсолютном виразі ця частка складає 31,4 млн шт.

Крім Японії і Китаю в Азії в даний час лише три країни (Індія, Республіка Корея і Таїланд) виробляють більше 1 млн. автомобілів в рік.

В цілях фінансового оздоровлення і підвищення конкурентоспроможності

автопродуценти розширюють складальні виробництва в Бразилії, Україні, Росії, Індії, КНР і східноєвропейських країнах.

6.5 Тенденції автобудівників за останні роки.

У автобудівників за останні роки спостерігається стійка тенденція:

- до ускладнення конструкції сучасних автомобілів, які все більш

оснащуються достатньо складними електро-, пневмо- і

гідромеханічними системами (електронні системи запалення і

вприскування палива, напів- і автоматичні трансмісії);

- пошуку альтернативних рідкому паливу джерел енергії для автомобіля

(газу, електрики, водню і т. д.);

- підвищенню активної, пасивної і екологічної безпеки автомобіля для

суспільства і навколишнього середовища;

- поліпшенню показників експлуатаційної технологічності сучасних

машин, а саме – їх контролепридатності (діагностуванню),

ремонтопридатності, уніфікації;

- підвищенню рівня надійності і економічності машин за рахунок

застосування при виготовленні і збиранні нових конструкційних

материалів і ефективних технологічних процесів при одночасному

зниженні витрат на технічне обслуговування і ремонт рухомого складу

(застосування композитних матеріалів при виготовленні деталей,

плазмової обробки, роботизованих комплексів при збиранні,

фарбуванні і т. д.).

6.6 Вплив автомобіля на навколишнє середовище.

Розглядати автомобільний транспорт слід як індустрію, пов'язану з виробництвом, обслуговуванням і ремонтом автомобілів, їх експлуатацією, виробництвом пально-мастильних матеріалів, з розвитком і експлуатацією дорожньо-транспортної мережі й ін.

З цієї позиції можна сформулювати наступні негативні впливи автомобілів на навколишнє середовище.

Перша група пов'язана з виробництвом автомобілів:

- висока ресурсно-сировинна й енергетична ємність автомобільної промисловості;

- власне негативний вплив на навколишнє середовище автомобільної

промисловості (ливарне виробництво, інструментально-механічне виробництво,

виробництво шин і т.д.).

Друга група зумовлена експлуатацією:

- витрата палива і повітря, виділення шкідливих вихлопних газів;

- викиди продуктів випробувань шин і гальм;

- шумове забруднення навколишнього середовища;

- матеріальні, людські втрати і втрати тваринного світу в результаті транспортних

аварій.

Третя група пов'язана з відчуженням земель під транспортні магістралі, гаражі і

стоянки:

- розвиток інфраструктури сервісного обслуговування автомобілів (автозаправні станції, станції сервісного обслуговування, мийки і т.д.);

- підтримка транспортних магістралей у робочому стані (використання солі для танення снігів).

Четверта група поєднує проблеми регенерації й утилізації шин, олії і інших технологічних рідин, самих відпрацьованих авто.

Відпрацьовані гази двигунів внутрішнього згоряння (ВГДВЗ), я к було розглянуто, містять складну суміш, що нараховує більше 200 сполук. В основному це газоподібні речовини і невелика кількість твердих часток, що знаходяться в зваженому стані.

Таким чином, автотранспорт - джерело емісії в атмосферу складної суміші хімічних сполук, склад яких залежить не тільки від виду палива, типу двигуна й умов його експлуатації, але і від ефективності контролю викидів. Потрапляючи в атмосферу, компоненти ВГ ДВЗ, з одного боку, змішуються з наявними в повітрі забруднювачами, з іншого боку - проходять ряд складних перетворень, що призводять до утворення нових сполук. Одночасно йдуть процеси розведення і видалення забруднювачів з атмосферного повітря шляхом мокрого і сухого висаджування на землю.

Питання для самоперевірки:

1. Які Ви знаєте автоскладальні заводи в Україні?

2. Чому США втратили лідерство в виробництві легкових автомобілів?

3. Які тенденції спостерігаються в автомобілебудуванні за останні роки?

4. Яке місце займала Україна в 2006 році?

5. Як Ви розумієте поняття «великий переділ» автомобільного ринку світу?

7. Енергетична криза і створення принципово нових

альтернативних двигунів.

7.1 Енергетична криза. Створення двигунів, які працюють на інших видах

енергії, альтернативних бензину

Виходячи із наявності органічного палива, американ­ські вчені прогнозують, що органічне паливо у світі буде використане через 50-75 років.

Особливо поганий стан з нафтою, яка являється основним джере­лом бензину і дизельного палива.

Добуток нафти подвоюється майже кожні 10 років, а світових запа­сів нафти і газу у 5 з невеликим разів менше, ніж вугілля. Якщо не станеться чуда, запаси нафти і газу підійдуть до кінця через 40-50 років.

Тим більше нафта створена самою природою не як пальне, а як цінна хімічна сировина. Роздратований спалюванням нафти на паливо, ще на початку XX століття великий російський хімік Д.І.Менделєєв писав: "Топити можна і асигнаціями". Отже, виходячи із паливної проблеми, двигун внутрішнього згорання зможе прожити ще макси­мум 15-25 років.

Для цього прикладаються всі зусилля для створення принципово нового автомобіля, який був би екологічно нешкідливим і працював на паливі, запаси якого невичерпні.

Пошук такого "чистого" автомобіля ведеться у кількох напрямках.

7.2 Технічна концепція автомобіля.

У Лондоні на початку нового століття відбулась виставка “Мотор шоу”, де можна було познайомитися з тим, на чому передбачається їздити масовому західному автомобілісту у XXI столітті. Радикально міняється технічна концепція автомобіля, міжнародне автомобілебудування знаходиться на повороті до нових, альтернативних бензину, видам палива. Попередня автомобільна концепція, яку раніше можна було виразити словами “більше, швидше, шикарніше” міняється на “менше, економніше, елегантніше”. Машини, розміром в малолітражку, нерідко оснащені потужними двигунами, заполонили дороги європейських країн. В Англії, наприклад, в 2001 році 58,5% автомобілів прийшлось на невеликі автомобілі “суперміні”. Із 240 стендів Лондонського автосалону не менше 1/3 зайняті економічними мало- і мікролітражками. Якщо говорити про автомобілі, то зіркою автосалону стала мініатюрна “Ауді А2”. Вона має 5 дверей з двигуном об'ємом 1,4 літра і потужністю 75 к. с., розвиває швидкість 180 км/год. Алюмінієвий кузов дозволив знизити вагу на 400 кг в порівнянні зі стальним варіантом.

З кожним роком зростаючими темпами видобуваються млрд. барелів нафти. Ми вже говорили, що у нинішньому столітті нафтові запаси землі можуть вичерпатись. Крім того, значно вимогливішими стають екологічні норми у країнах Європейського Союзу і інших країнах. Все це змушує вчених і виробників автомобілів виготовляти нове паливо, альтернативне бензину, створювати нові, економічно чисті двигуни. За останні роки вдалось зменшити викиди вуглецю, між іншим на тому ж таки автосалоні була показана модель, “Пежо”, яка “з’їдає” свої власні “забруднені” елементи вихлопних газів. І все таки найбільш перспективними у цьому відношенні можливо вважати створення так званих “гібридних моделей”. Мова йде про автомобілі з двома двигунами - дизельним і електричним. На виставці у Лондоні можна було побачити дві такі моделі “Хонда-Інсайт” і “Тойота-Прайес”. На “Хонді” встановлений одноциліндровий дизельний двигун об’ємом 1л, потужністю 67 к.с., який розвиває швидкість 120 км/год., підключення до нього електродвигуна збільшує потужність до 75 к.с. і його швидкість стає до 180 км/год. “Тойота” – 5-містка, 4-х дверна економічна малолітражка. Дизельний двигун з об’ємом 1,6 л суміщений з електродвигуном, який працює на батареях, розрахованих на пробіг 400 тис. км. Підзарядка батарей проходить автоматично при роботі дизельного двигуна, який використовує 3 літри палива на 100 км. В залежності від дорожніх умов, водії обох машин вибирають, рухатись їм на дизельному, електричному чи зразу на обох двигунах. При тому, що це робиться переключанням тумблера або ж кнопки. В даний час дизельний двигун переробляється на газовий. Газ дешевше дизпалива у два рази, таким чином повітря стане більш екологічно чистим. Крім того гібридний двигун не тільки набагато економічніший і екологічніший від дизельного, але й знижує рівень шуму на 60%.

В автомобільному транспорті у ХХІ столітті послідовно будуть мінятись догми проектування і конструювання автомобілів. Це викликано тим, що будуть створюватись принципово нові транспортні машини з новими силовими агрегатами (з гібридними енергетичними установками, з акумуляторними батареями, з електролітичними генераторами). Пік розвитку традиційних двигунів внутрішнього згорання пройшов.

Впровадження принципово нових двигунів, палив і систем управління транспортними машинами буде сприяти значному підвищенню коефіцієнта корисної дії машин (майже в 4 рази). При цьому викиди шкідливих речовин практично будуть дорівнювати нулю.

Реальною перспективою є застосування електрохімічних генераторів або ж паливних елементів. Поява нових силових агрегатів рішуче вплине на конструкцію всього автомобіля. На ньому не буде двигуна внутрішнього згорання, трансмісії з диференціалом, карданних валів з напіввісями. Всі механічні пристрої будуть приведені до нуля. В багатьох випадках зміниться система управління автомобілем, зникнуть механічні зв’язки. Все управління буде проводитись через приводи. Ці зміни можуть бути реально задіяні через 10-15 років. Основний агрегат автомобіля буде мати вигляд плоского візка товщиною приблизно 30 см, в якому будуть розміщені паливні елементи, баки для водню, електродвигуни коліс і інше. Не буде ні педалей, ні важелів, ні рульової колонки. Їх замінить багатофункціональний штурвал. За потребою можна буде міняти фургон на лімузин. Міняти кузови можна буде на спеціальних станціях технічного обслуговування прокату кузовів.

Транспортні технології ХХІ століття – це не дорожно-колісний транспорт, а в багато разів більш ефективний аеродинамічний і аеростатичний безпечний транспорт. Його шлях - через гібридні конструкції силових установок до вихрових і антигравітаційних машин ХХІ століття.

7.3 Застосування біопалива.

Про можливість застосування палива, ви­готовленого з рослинного масла, було започатковано Р.Дізелем у 1900 році. На Паризькій всесвітній виставці ним був продемонстрований двигун внутрішнього згоряння, який працював на маслі земляних го­ріхів. Але наявність значної кількості вуглеводневого пального, деше визни нафтопродуктів не виявили доцільності застосування біопали­ва.

Проблема створення екологічно нешкідливого палива постала пе­ред європейськими вченими ще у 70-ті роки минулого століття. Саме тоді вони заговорили про біопаливо, яке має великі перспективи.

В останні роки інженери все більше звертають увагу на викорис­тання як пального для ДВЗ біопалива, яке можна виробляти з таких, наприклад, олійних культур, як ріпак, соняшник, кукурудза і деяких інших.

Із насіння ріпаку при його переробці на заводі утворюється олія і шрот. Олія піддається подальшій хімічній переробці, в результаті чого отримують біопаливо і гліцерин. Останній очищають і застосовують у фармацевтичній і косметичній галузях. Біодизель - це чистий продукт і його не бажано змішувати з будь-яким дизельним пальним. Вміст сірки у біопаливі становить 10 мг/кг проти 350 мг/кг у мінеральному пальному. У біодизельному паливі наполовину менше сажі, воно по­вністю біологічно розкладається і не забруднює атмосферу. Так, на­приклад, в Німеччині загальне виробництво біодизеля наближається до 2,0 млн. тон. Його частина як пального на ринку становить 3% від загальної кількості.

В Австрії, наприклад, на біопаливі вже їздить майже 40% автомо­білів і весь парк сільськогосподарських машин. В країнах Європейсь­кого Союзу виробництво біопалива вважається стратегічним напрям­ком розвитку паливної галузі і в найближчі роки вони будуть змушені використовувати його для енергетичних цілей.

Україна, наприклад, щорічно споживає до 20,0 млн. тон нафти, а добуває всього близько 2,5 млн. тонн Перехід на біопаливо вигідний, насамперед, для агропромислового комплексу України. Крім вирі­шення екологічних проблем, таке паливо зможе дати кожній країні, в тому числі і Україні, довгоочікувану нафтову незалежність.

7.4 Загальні відомості про електромобілі.

Електромобіль – автомобіль, який приводитьсяв рух одним або ж декількома електродвигунами з живленням від автономного джерела – акумулятора. Найбільш розповсюджені електричні акумулятори, з якими пов'язується проблема створення електромобіля.

Існує кілька типів електричних акумуляторів: кислотний (свинце­вий), лужний (залізонікелевий), срібляно-цинковий, а також акумуля­тори, де електролітом являється розплавлений лужний метал (літій або натрій) при високій температурі.

Свинцеві акумулятори винайшли у 1859 році і в 1898 році француз Шасслу Лаба на електромобілі досяг швидкості 63 км/год, а роком пі­зніше бельгійський гонщик К.Ієнатці на електромобілі, обладнаному свинцевим акумулятором масою біля 2-х тонн, встановив світовий ре­корд швидкості на суші - 105,9 км/год.

Але ж найкраще достоїнство електромобіля - як самого чистого транспорту не врятувало його від забуття. Акумулятори тих днів скла­дали 35 % ваги всього електромобіля, були дорогими і малопотужни­ми, не могли конкурувати з легкими, дешевими і потужними ДВЗ. Нафта здавалась невичерпною, бензину було у надлишку і він був де­шевим.

Людство пішло по легкому шляху, але легкий шлях часто приво­дить до тяжких наслідків.

У другій половині XX століття у зв'язку із виникненням енергетич­ної кризи, сотні вчених були знову залучені до розробки економічних електромобілів.

У 1959 р. на базі тролейбусів в колишньому СРСР були створені акумуляторні електробуси. Вони були обладнані залізо-нікелевими акумуляторними батареями масою 4 тонни, розвивали швидкість ЗО км за годину і мали радіус дії - 50 км.

На Червоній площі у Москві у 1975 р. пройшли парадом три ван­тажні машини з написом "електромобіль". Після параду їх стали вико­ристовувати для розвезення продуктів у дитсадки.

У США в 1979 році були випущені перші 2500 електромобілів. Ви­трати електроенергії в них складають 1,5 цента на 1 милю пробігу, в той час як бензин обходиться в 4 центи на 1 милю.

Однак власники цих електромобілів скаржаться на високу вартість акумуляторів, на повільне прискорення при зрушенні з місця, на неве­лику швидкість, особливо при підйомі в гору.

Для того, щоб електромобіль міг скласти конкуренцію ДВЗ, згідно даних Національної академії наук США, так звана сімейна модель машини повинна мати дальність пробігу не 50 км як зараз, а більше 300 км, середню швидкість не ЗО км/год, а 90 км/год. Перезарядка акумуляторів не повинна перевищувати 6 годин.

Вартість такої машини має бути не більше 5 тисяч доларів.

Зараз автомобільний акумулятор масою 5,5 кг накопичує таку кіль­кість енергії, яка міститься в келишку бензину.

Найбільш перспективними являються нікель-цинкові акумулятори, здатні забезпечити 1000 циклів перезарядки. Навіть з їх використан­ням вага акумуляторів у електромобілі складе біля 30 % ваги усього автомобіля.

7.5 Маховик на транспорті.

Маховики мають практично необмежену питому потужність. Як перспективні акумулятори енергії вони стали розглядатись зовсім недавно, із винаходом супермаховиків. Супермаховики виготовляються із надміцних ниток і стрічковидних матеріалів шляхом намотування і мають високу питому енергію. Вони більш безпечні, ніж звичайні ма­ховики.

З першого погляду здається, що чим важчий маховик, тим більше енергії він може накопичити.

Однак у більшості випадків це не так. Свинцевий маховик, наприклад, не накопичить і 1/100 долі енергії титанового або алюмінієвого маховика.

Пластмасові маховики не уступають по щільності енергії сталевим.

Ще у 1860 р. російський військовий інженер Шуберський запропо­нував використати кінетичну енергію маховиків для приводу так зва­них маховозів, які мали забезпечувати в'їзд поїздів на круті підйоми.

Маховики Шуберського, масою у сотні пудів, з'єднувались із коле­сами маховозу - звичайної залізничної платформи - фрикційною зачі­пкою.

У 1905 р. англієць Ланчестер отримав патент на винахід, в якому для приводу автомобіля у момент зрушення на зупинках використо­вуються маховики швидкого обертання.

Оригінальний екіпаж з маховиком-гіроскопом був збудований і продемонстрований у Лондоні російським інженером Шиловським у 1914 році. Цю машину він назвав гірокаром. Вона мала 2 колеса і під­тримувалась у стійкому положенні маховиком, що обертався від елек­тромотора. Генератор, що живив електромотор, обертався від вала ос­новного двигуна гірокара.

Маховик у цій машині використовувався тільки для стійкості дя­куючи гіроскопічному ефекту.

У 1960 році у США фірмою "Форд" був збудований двоколісний автомобіль "Джирон" за конструкцією, аналогічною гірокару Шиловського. Його випробування показали перспективність таких автомобі­лів у майбутньому.

Справжньою сенсацією була поява у 50-х роках XX століття у Швейцарії махового автобуса-гіробуса. На ньому був застосований електромаховий агрегат, який живився від електричних акумуляторів, що заряджалися у нічний час.

В останні роки у ряді країн (США, Німеччини, Австрії) приступили до проектування нових гіробусів.

Виявляється, підзаряджати маховик енергією можна не тільки на стоянці, але і на ходу, від тролейбусних проводів і штанг. Деякий час такий гіротролейбус працює як звичайний тролейбус, але в той же час він підзаряджає свій маховий акумулятор, щоб потім без проводів проїхати до 10 км на одному маховому акумуляторі.

Великі роботи над маховими двигунами вела науково-дослідна ла­бораторія акумулювання механічної енергії під керівництвом профе­сора Н.В.Гуліа в Курському політехнічному інституті. В цій лаборато­рії створений оригінальний м'який центробіжний акумулятор - два маховики один у другому. Для зниження тертя в осях маховики підві­шені в магнітному полі. Тертя падає у 200 разів і автомобіль "Жигулі" з маховиком, що важить всього 7 кг, може по інерції проїхати 20 км.

У співдружності із Львівським автобусним заводом куряни створи­ли оригінальний гіробус.

В гіробусі впроваджені маховики, намотані тонкими надміцними волокнами із вольфраму, бору, вуглецю всередині алюмінієвої основи.

Надзвичайно оригінальний проект маленького міського легковогоавтомобіля із супермаховиковим акумулятором розроблений в Авст­рії.

Маса автомобіля 600 кг, включаючи 150 кг корисного вантажу. Маса маховика 100 кг. Потужність двигуна при швидкості 90 км/год, складає 3,5 кВт. Автомобіль проходить без підзарядки 180км.

Для розгону маховика застосовується електродвигун, який підклю­чається до мережі. Час розгону маховика 20-25 хв., початкова частота обертів маховика 23000 об./хв., кінцева - 12000 об./хв.

У такому автомобілі відсутні зчеплення, приводний вал, диферен­ціал, піввісь, гальмівна система, акумулятори, стартер, генератор, сис­тема охолодження, паливна система.

В США ведуться роботи по дослідженню запасів енергії маховика­ми для тривалого пробігу автомобілів. Так, одним з таких ентузіастів-дослідників є Джек Біттерлі. Він намагається створити "батарею" з 16 маховиків, що могли б запасти енергію, достатню для пробігу автомо­біля на відстань 500 км. Кожен із маховиків Біттерлі виготовлений із вуглецевого волокна, важить 40 кг і обертається зі швидкістю 100 тис. обертів на хвилину. Він пропонує диски маховика розмістити у безпо­вітряному просторі герметичного кожуха і підвісити його на електро­магнітних "підшипниках". Таким чином маховик висітиме і не буде торкатись ні до чого під час обертання, тобто не відчуватиме тертя. Він буде розкручуватись, а потім віддавати енергію, завдяки закріпле­ним на ободі кожуха постійним магнітам. За межами алюмінієвого кожуха, через який проникає магнітне поле, знаходиться система об­моток. Якщо до зовнішнього джерела електроенергії подати на вказані обмотки струм, то він, взаємодіючи з магнітами, поступово розганя­тиме маховик до величезної швидкості. Коли ж маховик віддає енер­гію, його обертові магніти наводять у тих самих обмотках струм, який і живить електродвигун автомобіля.

Як заповняє Біттерлі, такий маховик уже створено і він має коефі­цієнт корисної дії значно вищий, ніж у бензинового двигуна.

Варто нагадати, що енергія, яку запасає маховик, пропорційна його масі, квадрату радіуса і квадрату швидкості обертання. Змальований маховик запасає 4 кВт/годин електроенергії, що вшестеро більше, ніж накопичує звичайний стартерний акумулятор. Маховик досить швид­ко нагромаджує енергію за 20 хвилин. Його можна розігнати до мак­симальної швидкості, тоді як електричний акумулятор заряджається за кілька годин. Як запевняє Біттерлі, маховик буде служити біля 20 ро­ків.

Але натомість вільного польоту фантазії приходить тверезий еко­номічний розрахунок. Вартість подібних маховиків при їх масовому виробництві коштуватиме 12 тис. доларів.

Винахідник переконаний, що його маховик знайде застосування і як стаціонарний накопичувач енергії, працюючи, приміром, із соняч­ними батареями чи вітряними двигунами.

Автомобільні фірми досить обережно ставляться до запропонова­ного винаходу і висувають жорсткі економічні вимоги. Наприклад, як забезпечити стабільне підвішування маховика в безповітряному прос­торі під час руху автомобіля вибоїстою дорогою. Як домогтися повної безпеки системи? Адже, за умови розриву маховика, що обертається з величезною швидкістю, від автомобіля, не кажучи вже про пасажирів, нічого не залишиться. Розуміємо, що від ідеї до її промислового впро­вадження вельми велика дистанція і все ж хочеться сподіватися, що рано чи пізно електромобілі з маховиками будуть рухатись вулицями, не отруюючи атмосферу шкідливими вихлопними газами.

7.6 Впровадження автомобілів-гібридів.

Рис. 14 Перший у світі бензоелектричний автомобіль Lohner Electric Chaise був створений Фердинандом Порше ще в 1899 році. В 70-і роки XX століття інтерес до гібридів відновився внаслідок росту цін на паливо й жорсткі екологічні норми.

Гібрид (греч. помісь) - об'єкт, що поєднує в собі властивості інших (двох або більш) об'єктів.

Гібридний автомобіль -високоекономічний автомобіль, який рухається системою «електродвигун - двигун внутрішнього згоряння», що живиться як паливом, так і зарядом електричного акумулятора. Головна перевага гібридного автомобіля - зниження витрати палива й шкідливих вихлопів. Це досягається повним автоматичним управлінням режиму роботи системи двигунів за допомогою бортового комп'ютера, починаючи від своєчасного відключення двигуна під час зупинки в транспортному потоці, з можливістю продовження руху без його запуску, винятково на енергії акумуляторної батареї, і закінчуючи більш складним механізмом рекуперації - використання електродвигуна як генератора електричного струму для поповнення заряду акумуляторів.

Рис. 15 Перший серійний гібридний автомобіль Toyota Prius

Дата добавления: 2014-01-07