РОЗВИТОК АВТОМОБІЛІВ

0
13

РОЗВИТОК АВТОМОБІЛІВ

Фактори, що обумовлюють науково-технічний прогрес. Сьогодні напрям розвитку цивільної техніки, у тому числі розвиток автомобілів, визначається складним комплексом соціальних, економічних і природних факторів. Серед останніх слід виділити, з одного боку, скорочуються запаси нафти і природного газу, з іншого – все більш чітко усвідомлювані екологічні вимоги:

1) необхідність збереження атмосфери (і гідросфери) чистою від токсичних речовин;

2) необхідність збереження теплового балансу атмосфери.

Шляхи до цього:

1) скорочення витрат вуглецевого палива з викидом продуктів неповного згоряння і С02;

2) перехід на паливо, не містить вуглець;

3) підвищення ККД всіх систем перетворення енергії, у тому числі на транспорті;

4) скорочення споживання енергії на потреби людей.

Розвиток суспільства і техніки використовує всі ці шляхи. Один з напрямків – більш широке використання трубопровідного і водного транспорту. Інтенсивно розвивається техніка в області монорейкового транспорту на магнітній подушці. Це електричний транспортний засіб з малими втратами на кочення. Стримує його розвиток поки дорожнеча надпровідних магнітів, які повинні забезпечити високу економічність монорейкового транспорту. Однак уже є серйозні досягнення в області «теплою» надпровідності. Вдалося отримати її не при температурах рідкого гелію, а при температурах рідкого азоту. Були повідомлення і про більш високих температурах. Працюють перші такі системи, але поки що на рівні не промислових (комерційно вигідних), а демонстраційних зразків.

Перспективи та розвиток автомобілів. Економічна ситуація змушує суспільство ширше використовувати сьогоднішні можливості. Одна з них – громадський транспорт. У США інтерес до нього різко зріс під час енергетичної кризи 70-х років, коли країни-члени ОПЕК сильно підвищили ціни на нафту. Тоді почалася повсюдна боротьба за економію енергії, у тому числі розширилися автобусні перевезення у великих містах. Щось схоже ми спостерігаємо зараз у себе: збільшення цін на таксомоторні перевезення призвело до того, що почала інтенсивно розвиватися мережа маршрутних таксі. Це більш гнучкий і зручний для пасажирів вид транспорту, ніж традиційні автобуси. І тим не менше, люди все одно будуть прагнути мати особистий легковий автомобіль. Для одних це символ престижу і положення в суспільстві, для інших – засіб підвищення власної незалежності.
В області вантажних перевезень розвиток автомобільного транспорту йде по двох лініях: використання АТС все більшої вантажопідйомності на дальніх і масових перевезеннях і широке поширення малотоннажних АТС для дрібних перевезень, які обслуговують торгівлю і населення.
Таким чином, у найближчі роки можна очікувати революційних змін на автотранспорті, поки не досягнуть рівня конкурентоспроможності двигуни, що використовують альтернативні види палива, в першу чергу – водень. Тут намітилися цікаві перспективи, пов’язані з застосування паливних елементів, які перетворюють паливо (водень або метанол) в електричний струм, виключаючи необхідність в ДВС.
Принцип дії паливного елемента. Через анод проходить молекулярний водень Н2. Шар каталізатора розкладає його на позитивні іони (протони) і негативні електрони. Іони через електроліт надходять на бік катода, за рахунок чого анод заряджається негативно.

А сам катод заряджається іонами позитивно. Таким чином, між катодом і анодом виникає напруга, яку можна використовувати. Вільні електрони надходять на катод не через електроліт, а через зовнішній ланцюг. На катоді за рахунок реакції протонів з молекулами кисню утворюється вода, покидає клітинку в пароподібному стані. У паливних елементах з ПОМ (протонообменной мембраною) [РЕМ (Proton Exchange Membrane)] електроліт являє собою полімерну мембрану з шаром платини товщиною порядку десятих часток міліметра. На аноді газоподібний водень дифундує через пористий шар платини до тих пір, поки не відбуваються зіткнення з частинками платини. Платина сприяє розкладанню молекули водню на атоми. Після цього кожен атом водню стає здатною віддати електрон, щоб вийшов іон Н+, який і потрібно для подальшого перебігу процесу.

Пошук альтернативного каталізатора має ще мета – замінити надзвичайно дорогу платину.
Енергетично це вигідний варіант: ККД паливного елемента 50%, ККД електродвигуна і приводу (трансмісія + колеса) 75%. Для порівняння: дизель з приводом 25%, бензиновий двигун з приводом 23%. Проте сьогодні це поки що далека перспектива. Набагато реальніше застосування так званого гібридного приводу -поєднання ДВС та електродвигуна.

Розрізняють два типи гібридного приводу: послідовний і паралельний, Послідовний: ДВС, генератор постійного струму, тягові електродвигуни. Такий привід мав, наприклад, автобус ЗІС-154. Основне гідність; не потрібна коробка передач, електродвигун постійного струму сам змінює частоту обертання, пристосовуючись до фактичної навантаженні. Головний недолік ДВС повинен мати всю необхідну потужність і працювати в змінних режимах, але без прямого зв’язку з колесами. Паралельний привід: ДВС, оборотна електромашина, АКБ, автоматична коробка передач. У місті привід йде чисто електричний, від АКБ; на трасі можливий прямий привід від ДВЗ. Але найбільші вигоди дає спільна робота: ДВЗ на економічних оборотах працює паралельно на привід коліс і на генератор, заряджаючи АКБ. При прискореннях електромашина споживає енергію від АКБ і допомагає теплового двигуна. При гальмуваннях електромашина працює в режимі генератора, заряджаючи АКБ, паралельний привід дає в міському циклі виграш за витратами енергії до 35%. Вже є серійні автомобілі з таким приводом, наприклад, Toyota Prius, яка випускається з 1997 р., а тепер надходить не тільки в Японії, але і в Швейцарії.

Йдуть пошуки в області застосування замість АКБ маховичных накопичувачів і «суперконденсаторів». Маховики вже давно використовуються на транспорті, хоч і в малих масштабах. Так, у Швейцарії ще у 1954 р. експлуатувалися «жиробусы» – маховичные тролейбуси: на зупинках водій піднімає штанги, підключаючись до трифазної мережі, розкручує маховик; потім: штанги опускають і до наступної зупинки тролейбус їде на маховику, причому при розгоні, русі по прямій і на підйом енергія споживається, а при гальмуваннях і на спусках маховик підзаряджається. У СРСР в цій області багато працював проф. Н.В. Гуліа з Курська; він запропонував особливу конструкцію маховика – з наматывающейся стрічкою (це вирішує проблеми сполучення обертанням маховика з нерухомими колесами і навпаки). Був створений маховиковою автобус дуже цікавою схеми. Головним його недоліком була необхідність витримувати однакову відстань між зупинками – 800 м.

Впровадження цих та інших нововведень, розроблених вже давно, стримувалося інертністю великосерійного виробництва. Проте близькі соціальні, природні і економічні перспективи змушують шукати вихід з вже дозрілих і майбутніх проблем. Тон у цих пошуках задає законодавство штату Каліфорнія, де суворіше всього вимоги щодо екологічної безпеки. Звідти поступово ці вимоги поширюються по всьому США, а далі і по всьому світу.

Перспективи в області технічної експлуатації. У країнах колишнього СРСР зміна соціальної ситуації призвело до різкого скорочення обсягів виробництва у важкій промисловості та промисловому будівництві. Це в кілька разів зменшило обсяг перевезень і призвело до краху великих вантажних та автобусних АТП (не працюють заводи – не потрібно возити робітників). Залишилися підприємства, перевантажені невикористовуваними основними фондами, які не витримують конкуренції з новими дрібними АТП, у яких набагато менші накладні витрати. Це, безумовно, позначається на політиці та як в області ТОР. Перший час карликові АТП можуть собі дозволити таке, поки експлуатують нові автомобілі. Проте в близькому майбутньому їм доведеться зайнятися проблемою ТОР всерйоз – і тут доведеться йти на будівництво приватних чи кооперативних СТО і БЦТО для вантажівок і автобусів. Буде далі розвиватися мережа СТО для легкових автомобілів, повторюючи шлях, вже пройдений за кордоном: все більше число міських СТО, створення мережі придорожніх СТО і служби доставки пошкоджених автомобілів на СТО (типу «Авто-СОС), Як і в інших галузях, «малий бізнес» буде поступатися місцем багатим великим компаніям, яким буде по кишені витіснення конкурентів за рахунок більш низьких цін. Іншим способом залучити клієнтів стане оснащення станцій сучасним контрольним і регулювальним обладнанням. Широке впровадження бортових засобів діагностування зачіпає; не весь автомобіль, а тільки його системи, охоплені автоматичним управлінням. Зовнішні засоби діагностування будуть зберігатися :ще дуже довго.
Розвиток автомобілів нових типів двигунів і приводів призведе до появи в автосервісі нових спеціальностей, масовому попиту на електриків і хіміків.

Можна очікувати постійного посилення вимог БД та екологічної безпеки з боку держави і посилення контролю за якістю ТОР з боку громадських організацій типу Товариства охорони прав споживачів (за кордоном це потужна сила).

Можна вважати, що перша половина XXI століття буде ознаменована на автотранспорті багатьма, ймовірно, революційними змінами, свідками та активними учасниками яких стануть сьогоднішні студенти.

2

Нема Комментарів