Автомобиль - в перевод с латинского - "самодвижущийся". Традиционно это название закрепилось за наземными колёсными экипажами, которые приводятся в движение двигателем внутреннего сгорания. Энергоносителем в таких типах движителя выступают горючие углеводороды. Они получаются при переработке нефти - это всем известные бензин и дизельное топливо (солярка). В этих двигателях после соответствующего усовершенствование допускается и использование газа - смеси пропана с бутаном. Другое направление развития автомобильных двигательных систем, основанных на электричестве, набирает всё большую популярность. Для таких агрегатов нужен мощный электромотор и ёмкий аккумулятор. Однако это далеко не все способы, которые изобрёл человек, чтобы привести в движение машину. Одни из них практичны, другие звучат как научная фантастика и не встречаются за переделами лабораторий. Но всё представляют интерес с точки зрения многообразия технических решений, выдуманных человеческим гением.
Шагающее средство передвижения
Заставить транспортное средство ходить было мечтой многих поколений конструкторов и механиков. Идея шагающего движителя была одной из самых ранних - ведь она копировала поведение самого человека. Но огромные трудности, связанные с технической реализацией данной схемы передвижения, делали шагающий автомобиль сомнительным вымыслом. Только развитие информационных технологий смогло дать толчок в развитии ходьбы автотранспорта. Благодаря им стал возможен контроллинг за множественными движениями механизма при ходьбе - то, чему человек научается в детстве и использует, не задумываясь.
Сегодня созданы прототипы ходящих машин, и это вовсе не образы из книг по научной фантастике. Инженеров привлекает в шаге то, что с помощью ходьбы можно преодолевать пространство там, где колёсный автомобиль бессильно останавливается. На одной из выставок электроники была показана уменьшенная модель шагающего автомобиля, изготовленная известным корейским автоконцерном.
Она оснащена четырьмя складными опорами, каждая из которых оканчивается колесом. По ровной поверхности прототип едет на колёсах, на неровностях опоры поочерёдно раздвигаются, "шагая" по лестницам и наклонным плоскостям.По словам разработчиков, этот принцип может быть положен в основу автотранспорта для инвалидов, у которых возникают трудности со спуском со ступенек и посадкой в машину. Несмотря на перспективность, дальше опытного масштабного экземпляра дело не пошло.
Принцип резиномотора
Кто знаком с авиа- и автомоделизмом, тот знает простейший двигатель, основанный на силе упругости материалов. Это - резиновая лента. Накрученная на ось, она может сообщать вращательное движение колёсам, возвращаясь к первоначальной длине. Если закрутить двойную ленту в спираль, она может вращать винт игрушечного самолёта. Вдохновившись простой идеи, конструкторы решили воплотить этот принцип в полномасштабном автомобиле. Это оказалось невозможным. Масса реального прототипа и материалы, которыми располагают учёные на сегодняшний день, не оставляют большому резиномотору шансов. Проблема в том, что нельзя накопить в скрученной ленте достаточно энергии. Также представляется невозможным контролировать выход энергии при раскручивании ленты, ведь для реального авто это должно происходить равномерно в течение длительного времени.
Однако принцип накопления энергии в дополнительном конструктивном элементе двигателя сподвиг инженеров на создания гибридного движка, в котором энергия накапливается в особом маховике. Она не пропадает бесследно в трансмиссии, а способствует ускорению авто. Уже сконструированы прототипы, которые при благоприятных условиях могут проехать на накопленном заряде свыше 50 км.
Воздушный винт как движущая сила
Начало XX века было зарёй развития как для авиации, так и для автостроения. В результате многие идеи кочевали из отрасли в отрасль пока их обкатка не привела к устоявшейся традиции. Авиаконструкторы и автомобилестроители нередко заимствовали идеи друг друга. Это привело к появлению забавного гибрида - колёсной автомашины, приводимой в движение пропеллером. Дело в том, что тогдашние самолёты отличались крайней тихоходностью, двигатели воздушного охлаждения были весьма мощными, но очень простыми. А отсутствие трансмиссии, передающей крутящий момент на колёса, значительно сокращали вес и сложность конструкции автомобиля. До и после Первой мировой войны было несколько проектов машин, приводимых в действие воздушным винтом и авиационным двигателем. Все они остались на уровне прототипов и были изготовлены штучно, зачастую в единственном экземпляре.
Причиной было слишком большое сопротивление, которое производили колёса, сцепленные с дорогой. Хотя аэромобили и развивали приличную по тем временам скорость, они отличались низкой маневренностью, медленно разгонялись и были небезопасны. Работающий на холостых оборотах винт запросто мог травмировать стоящего рядом человека, а сильный воздушный поток поднимал тучи пыли и даже сбивал людей с ног.
Паровая машина
Пар использовался в качестве рабочего тела, движущего экипаж, значительно раньше, чем появились первые, самые примитивные двигатели внутреннего сгорания. Паровая машина относится к двигателям внешнего сгорания. Это значит, что для закипания воды может использоваться какое угодно топливо: от отходов животноводства до атомной энергии. Пар, расширяясь, толкает поршень, который подсоединён к валу по принципу кривошипно-шатунного механизма. Сегодня пар выглядит преданием старины, но на фоне первых неуклюжих, тяжёлых и ненадёжных первых ДВС он имел целый ряд преимуществ. С XVIII века стараниями учёных и техников паровой двигатель был доведён практически до совершенства. Достаточно сказать, что паровозы в качестве локомотивов использовались повсеместно и после Второй мировой войны, а на некоторых ветках горных железных дорог остаются по сей день.
Расход топлива в паровой машине возрастает с увеличением скорости не так круто, как в ДВС, а при уменьшении атмосферного давления его производительность не уменьшается, а наоборот, увеличивается. Это объясняется тем, что в высокогорье вода начинает кипеть при более низкой температуре, что позволяет затратить меньшее количество угля. Несмотря на преимущества, недостатки в виде шумности, большой массы, обильного едкого дыма привели к тому, что паровые машины были полностью вытеснены двигателями, в которых топливо одновременно является и рабочим телом, то есть бензиновыми и дизельными.
Мотор на сжатом воздухе
Загрязнение окружающего воздуха провоцирует конструкторов на изыскание более экологичных и безопасных двигателей. Одним из таких может стать мотор, работающий на сжатом воздухе. Правда, сама идея родилась отнюдь не из экологических соображений, а была следствием развития технических возможностей конца XIX века. Такие двигатели ставили на экспериментальные модели самолётов и даже подводных лодок
В воздушных агрегатах давление сжатого воздуха толкает поршни цилиндров, а те передают крутящий момент на колёса. Требуется также электричество для питания компрессора, который будет поддерживать давление в баллонах. Европейская компания создала автомобиль, оснащённый двухцилиндровым движком на сжатом воздухе, запас которого хранится в двух баллонах из карбоволокнита. По утверждениям разработчиков, запас хода по ровной дороге без встречного ветра может достигать полутораста километров. Автомобиль, внешне похожий на яйцо, доступен в свободной продаже и полностью экологичен.
Шнекороторный транспорт
Архимедов винт был придуман ещё в древности для перекачивания водяных масс. Использовать его в качестве движителя приходило в голову инженерам в разное время. Создавали прототипы во время Второй мировой для движения в условиях бездорожья. Полый баллон с нарезкой винтового шага служит одновременно и поплавком, что позволяет экипажу двигаться в любых условиях, в том числе по болоту, грязи и воде.
Однако реально действующую модель создали советские инженеры уже после войны. Данный транспорт получил название шнекороторного вездехода. Он был оснащён двумя винтами, вращающимися в противоположных направлениях. Это позволяло двигаться машине по прямой, в противном случае её сносило в сторону. Такие вездеходы продолжают оставаться незаменимым транспортом в трудных климатических регионах России. Одно плохо - для передвижения по дорогам общего пользования они не приспособлены.
Педальный привод
Велосипеды и детские автомобильчики используют этот привод с незапамятных времён. Ясно, что мускульной силы человека не хватит, чтобы двигать полноценный автомобиль с достаточной скоростью.
Выходом может стать создание гибридной установки. Здесь колёса транспортного средства приводятся в движение электромотором, а педалями водитель лишь подзаряжает аккумулятор. Прототипы таких авто были созданы по всему миру разными изобретателями, которые предлагают свой вариант как экологичный, безопасный, да ещё и способствующей сохранению хорошей физической формы.
Гусеничный движитель
Гусеницы давно снискали славу первого средства для прохождения бездорожья. Фактически это лента, по которой катки перемещаются, как по дороге. К тому же, благодаря гусеницам, вес автомобиля распределяется на большую поверхность, уменьшается давление на грунт. Тяговое усилие у гусеничного транспорта больше, чем у любого колёсного.
Не обошлось и без минусов: на протяжку гусеничной ленты расходуется дополнительная энергия. Лучшее сцепление с поверхностью требует двигателя большой мощности, а вот скорость и маневренность уменьшаются. Оставляет желать лучшего и расход топлива: об экономичности можно забыть.
Производители внедорожных автомобилей иногда обращаются к этой теме. Чтобы кардинально не менять конструкцию, в колёсных нишах машины устанавливают три треугольных гусеницы с одним ведущим колесом и несколькими катками. Получившийся монстр находит покупателей среди состоятельных приверженцев необычных идей.
Атомный реактор на автомобиле
Бум атомной энергетики пришёлся на 50-е годы. Тогда были заложены первые атомные электростанции, а также спроектированы атомные суда и подводные лодки. Чрезвычайно высокая энергоёмкость атомного топлива заставила инженеров задуматься об использовании его в автомобилях. Если полкило обогащённого урана достаточны для движения авианосца, то автомобиля потребовалось бы и того меньше. Препятствием была опасность использования ядерного топлива, а также необходимость надёжной защиты водителя и пассажиров от жёсткого ионизирующего излучения, то есть радиации.
Несмотря на это, в конце 50-х годов американские автомобилестроители представили ядерный автомобиль. Футуристичный атомокар должен был проезжать на одном заряде реактора около 5000 миль, после чего требовалась замена капсулы с отработанным топливом. Для этого требовалась целая сеть специальных заправочных станций.
Магнитные силы
Одноимённые полюса магнитов отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Это физическое свойство пытались использовать и для приведения в движение автомобиля. Магнитный двигатель может быть колесом, которое обращается вокруг внутреннего диска.
В обеих частях расположены электромагниты, на которые попеременно подаётся заряд нужной полярности, после чего колесо начинает вращаться. Правда, для этого дороги должны уметь передавать электричество, так как ёмкости возимых аккумуляторов не хватит. На магнитной тяге не разовьёшь большой скорости, а ведь именно этот критерий решающий в современном автостроении.
Энергия ветра
Человек всегда хотел использовать энергию природных сил. Ветер ничего не стоит, обладает большой силой, и уже много лет гоняет парусники на море. Не то на дорогах, особенно в городских условиях: получить стабильное направление и открытое пространство практически невозможно.
Но не только парус может использовать энергию ветра. С помощью большого воздушного винта, подсоединённого к генератору, можно зарядить аккумулятор. От него будет питаться электродвигатель. В местах, где ветра нет, электричество можно будет получить от обычной розетки на стоянках на электромобилей, которые уже созданы. Неудобство доставляет лишь большие размеры лопастей ветряного двигателя.
Газовая турбина
С развитием реактивной авиации газотурбинные моторы попытались применить и в наземном транспорте. Реализована эта идея была на спортивных болидах известных фирм американских и европейских производителей. Такие машины принимали участие в гонках и показывали неплохие результаты.
Препятствием к массовому производству стали дороговизна обслуживания, шумность и большое количество вредных выхлопных газов.
Гравитация
Эта сила постоянна и неизменна, но её использование в автомобилях тормозится применением принципа сохранения материи-энергии. Если при езде под гору автомобиль будет ускоряться гравитацией, то в гору ему придётся израсходовать всё, что он накопил. Поэтому отдельный гравитационный двигатель невозможен. А вот в гибридной электросистеме гравитация помогает заряжать аккумулятор. Специальное устройство реагирует на движения автомобиля по склону, снижает подаваемый ток на мотор-колесо, а крутящий момент использует для подзарядки. Как дополнительный вариант неплохо.
Ротор вместо поршневой
Оригинальный двигатель, который мог составить конкуренцию стандартному цилиндро-поршневому - роторный. Упрощённо это меньший цилиндр внутри большего, который вращается, соприкасаясь с внутренними стенками оболочки. Так такты работы (впрыск смеси, сгорание, выход отработанных газов) последовательно происходят в разных частях внешнего цилиндра. Благодаря этому роторный двигатель получается компактнее и легче своего поршневого собрата. Проблема в герметизации камер, ускоренный износ и общая дороговизна ремонта не позволили роторным машинам вытеснить традиционные ДВС, но некоторые автоконцерны серийно выпускали продукцию с роторными движками, которые вошли в историю мирового автопрома.
Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал!
Залогом безопасного вождения являются качественные шины, которые ждут Вас на сайте ШИНСЕРВИС.
