Нові види транспорту

Введение

___________________________________________________________3.

1. Электромобиль___________________________________________________4.

2. Легкі электротранспортные средства_____________________________12.

3. Автомобіль, рухомий по рельсам_______________________________17.

4. Монокар________________________________________________________20.

5. Безпілотні самолеты___________________________________________27.

6. Гелиотранспорт_________________________________________________32.

7. Монорельсовые дороги____________________________________________36.

8. Моторвагонные поезда___________________________________________38.

9. Комбіновані системи громадського рейкового транспорта_____43.

10. Швидкісний пасажирський трубопровод___________________________47.

11. Індивідуальні літальні аппараты__________________________49.

Заключение

________________________________________________________52.

Литература

_______________________________________________________53.

За часів і всіх народів транспорт відігравав важливу роль. На етапі значення його незмірно виросло. Сьогодні існування кожної держави немислимо без потужного транспорта.

У ХХ в. і особливо в другій половині сталися гігантські перетворення під всіх частинах світу і областях людської діяльності. Зростання населення, споживання матеріальних ресурсів, урбанізація, науково-технічна революція, і навіть природно-географічні, економічні, політичні, соціальні й інші фундаментальні чинники призвели до того, що транспорт миру — отримав небачене розвиток як і масштабному (кількісному), і у якісному відносинах. Поруч із зростанням протяжності мережі шляхів традиційні види транспорту зазнали корінний реконструкції: значно збільшився парк рухомого складу, в багато разів піднялася його провізна здатність, підвищилася швидкість руху. У той самий час першому плані вийшли транспортні проблеми. Ці дві проблеми переважно ставляться до міст і обумовлені надмірним розвиток автомобілебудування. Гіпертрофований автомобільний парк у містах Європи, Азії, і Америки викликає постійні пробки на вулицях і позбавляє себе переваг швидкого й маневреного транспорту. Він також серйозно погіршує екологічну обстановку.

Транспорт як особливо динамічна система він був однією з перших споживачів здобутків і традицій відкриттів найрізноманітніших наук, включаючи фундаментальні. Понад те, у часто він виступав прямим замовником перед великий наукою і стимулював її власне розвиток. Важко назвати область досліджень, яка мала ставлення до транспорту. Особливе значення щодо його прогресу мали фундаментальні дослідження, у області як-от математика, фізика, механіка, термодинаміка, гідродинаміка, оптика, хімія, геологія, астрономія, гідрологія, біологія і інші. У неменшій ступеня транспорт мав потребу і давно потребує результатах прикладних досліджень, які у області металургії, машинобудування, електромеханіки, будівельної механіки, телемеханіки, автоматики, а останнім часом електроніки і космонавтики. Натомість деякі відкриття і досягнення, отримані у межах власне транспортних наук, збагачують інші науку й широко використовують у багатьох нетранспортних сферах народного хозяйства.

Подальший прогрес транспорту потребує останніх, постійно обновлюваних результатів науку й передовий техніки і технології. Необхідність освоєння зростаючих вантажних і пасажирських потоків, ускладнення умов споруди транспортних ліній в необжитих, важких по топографії районах і великих містах. Прагнення підвищити швидкість повідомлень і частоту відправлення транспортних одиниць, необхідність поліпшення комфорту і тенденції зниження собівартості перевезень — це потребує вдосконалення як існуючих транспортних засобів, а й пошуку нових, які б повніше задовольнити поставленим вимогам, ніж традиційні види транспорту. На сьогодні розроблено й реалізовано вигляді постійних чи опытно-эксплуатационных установок кілька нових видів транспортних засобів й більше існує як проектів, патентів чи навіть идей.

Слід пам’ятати, більшість про нових видів транспорту у принципі запропоновані багато років тому, але вони отримали застосування і сьогодні повторно пропонуються чи відроджуються на сучасної технічної основе.

1.Электромобиль.

Електромобіль — транспортний засіб, провідні колеса якого наводяться від електромотора, питаемого аккумуляторными батареями. Вперше з’явився в Англії й у Франції початку 80-х XIX століття, тобто раніше автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння. Сконструйований И. В. Романовым в 1899 року кэб теж був електричним. Тяговий електродвигун в машинах отримував харчування від батарей свинцевих акумуляторів з енергоємністю всього 20 ватт-часов на кілограм. Загалом, щоб живити двигун потужністю 20 кіловатів на протягом години, була потрібна свинцевий акумулятор масою один тонну. Тому з винаходом двигуна внутрішнього згоряння виробництво автомобілів стало стрімко набирати обертів, а про электромобилях забули раніше виникнення серйозних екологічних проблем. По-перше, розвиток парникового ефекту з наступним необоротним зміною клімату і, по-друге, зниження імунітету багатьох внаслідок порушення основ генетичної наследственности.

Дані проблеми було спровоковані токсичними речовинами, які у досить багато зберігають у відпрацьованих газах двигуна внутрішнього згоряння. Рішення проблем полягає у зниженні рівня токсичності відпрацьованих газів, особливо окису і двоокису вуглецю, що обсяг виробництва автомобілів нарастает.

Вчені, провівши ряд досліджень, намітили декілька напрямків рішення перелічених завдань, однієї з них є виробництво електромобілів. Це з суті, перша технологія, офіційно отримавши статус нульового викиду, і представлена на рынке.

Чим привабливий електромобіль, напевно, представляє кожен. У перший чергу, майже це не дає викиду шкідливі речовини. Отруйних газів, які у атмосферу при зарядку і розрядці акумуляторних батарей, незрівнянно менше, аніж за роботі двигунів внутрішнього згоряння (ДВС). Щоб опалювати електромобілі взимку, ними встановлюють автономні обігрівачі, споживають бензин чи дизельне паливо. Але вони, зрозуміло, не забруднюють атмосферу так, як ДВС.

Друге перевагу — простота устрою. Електродвигун має дуже привабливим транспортних засобів характеристикою: на малих швидкостях обертання в нього великий крутний момент, що дуже важливо, коли потрібно рушити з місця чи подолати складну ділянку дороги. ДВС ж розвиває максимальний крутний момент при середніх оборотах, тому, якщо потрібно велике зусилля на малих, його доводиться збільшувати з допомогою коробки передач. Тролейбуси, наприклад, у тому агрегаті не потребують. Не потрібно і електромобілів, тому керувати ним простіше, ніж автомобілем з механічної коробкою передач.

Третє перевагу випливає з другого. Електромобіль не вимагає настільки ретельного догляду, як звичайне авто: менше регулювань, не споживає багато олії, простіше система охолодження, а паливна (окрім опалювач) взагалі отсутствует.

І все-таки електромобіль влаштований непросто, як здається: йому необхідні складні перетворювачі напруження і багато важкі крейсери та громіздких акумуляторів, які важко розмістити. Головний недолік, який стримує впровадження електромобілів, — мала енергоємність батарей. Бак з бензином малолітражки важить близько 50 кг, забезпечуючи запас ходу більш півтисячі кілометрів. Батареї важать зазвичай понад сотню кг (або навіть кілька сотень), а пробіг вбирається у 100 км, причому на своєму шляху з низькою скоростью.

Усупереч думці про високої економічності акумуляторних електромобілів, аналіз показує, що хімічна енергія палива, спалюваного на електростанціях, використовується для руху транспортного кошти всього на 15% і менше. Це наслідок втрат енергії в лініях електропередачі, трансформаторах, преобразователях, зарядних пристроях для акумуляторів та тіла акумуляторах, электромашинах, як і тяговом, так й у генераторному режимах, соціальній та гальмах при неможливості рекуперації енергії. Порівняйте, дизельний двигун на оптимальному режимі перетворює в механічну енергію близько сорока% хімічної енергії палива. При великому поширенні акумуляторних електромобілів, і особливо з урахуванням сказаного, їй бракуватиме електроенергії, вироблюваної електростанціями світу. Не слід забувати, що сумарна настановна потужність двигунів усіх автомобілів значно перевищує потужність всіх електростанцій мира.

Проблеми знімаються при харчуванні електромобілів від про первинних електричних джерел, які б виробляли енергію безпосередньо з палива. Передусім, такими джерелами є паливні елементи (ПЕ), споживають кисень і водень. Кисень можна забирати з повітря, а водень, у принципі, можна запасати стислому чи скрапленому вигляді, соціальній та про гидридах. Але реальніше його отримувати зі звичайного автомобільного палива безпосередньо в електромобілі з допомогою конвертора. Ефективність паливних елементів кілька знижується, зате не змінюється усю інфраструктуру топливозаправочного господарства. ККД паливних елементів у своїй дуже високий — близько 50%.

Проте електромобіль з харчуванням — від паливних елементів не позбавлений загального нестачі - високої маси тягових електродвигунів транспортних засобів, розрахованих як у максимальні міць і крутний момент, і на максимальну частоту обертання. У цьому додаються і специфічні недоліки, характерні для паливних елементів. Це, по-перше, неможливість рекуперації енергії під час гальмування, оскільки паливні елементи є акумуляторами, тобто вони можуть заряджатися електроенергією, а по-друге, низька питома потужність паливних элементов.

При величезної удільної енергії паливних елементів (порядку 400…600 Вт· ч/кг), питома потужність при економічному розряді вбирається у 60 Вт/кг. Це масу паливних елементів для реальних потужностей, необхідних автомобілям, дуже великі. Наприклад, для електромобіля з максимальної потребной потужністю 100 кВ та электробуса з максимальною потребной потужністю 200 кВт, це відповідає масам паливних елементів 1670 і 3330 кг, відповідно. Якщо додати маси тягових електродвигунів, приблизно однакові 150 і 400 кг, відповідно, то виходять маси силових агрегатів, цілком неприйнятні для легкового електромобіля, і потребують п’ятитонного причепа для электробуса.

Робляться спроби зниження маси паливних елементів з допомогою в ролі проміжних джерел енергії конденсаторних накопичувачів енергії, які мають високої удільної потужністю. Проте, і недостатньо ефективний, оскільки кращі сучасні конденсаторные нагромаджувачі, доступні для автомобільної техніки, мають удільні енергетичні показники близько 0,55 Вт· ч/кг і 0,8 Вт· ч/литр. У цьому разі для накопичення всього 2 кВт· год енергії (це значення рекомендовано фахівцями як електромобілів, так электробусов), знадобиться близько 3 тис кг чи 2,5 м³ конденсаторів, що нереально. Менші значення запасаемой енергії істотно знижують динамічні якості машини. Крім того, при короткому замиканні потужні конденсатори можуть спалахнути, що дуже небажано для транспорту. Значно ефективнішим є використання у ролі проміжного нагромаджувача енергії супермаховика, з'єднаний з оборотного электромашиной.

Супермаховик — маховик, виготовлений навивкой з волокон чи стрічок на пружний центр. Питома енергія супермаховика набагато більше значень даного параметра для кращих монолітних маховиків, при цьому він має властивістю безпечного розриву, не що дає осколков.

Такі схеми здійснено у найновіших досвідчених зразках гібридних електромобілів фірм Mechanical Technology Inc.(США), EDO Energy (США), і відомої Ліверморській національної лабораторії (LLNL, США). Питома енергія супермаховиков з кевлара і графіту, досягає сотень Вт· ч/кг, знижує його необхідну масу за кілька кілограмів (при удільної енергії 200 Вт· ч/кг, для накопичення 2 кВт· год знадобиться супермаховик масою всього 10 кг). Проте електромашина нагромаджувача, необхідна тут крім тягового двигуна, і розрахована на максимальну міць і тому дуже важка, знижує ефективність цієї схеми. До того вона, як і тяговий двигун мусить бути оборотного (і мотором, і генератором), що додатково ускладнює привод.

Оригінальну схему гібридного силового агрегату з маховичным накопичувачем і электромеханическим приводом запропонувала, виготовила і пережила фірма «BMW «(Німеччина). Безсумнівним перевагою даного технічного рішення служить наявність лише однієї електромашини, що знижує масу чуток і наближає його до автомобільним схемами (рис. 1.1). Тип маховика фірма «BMW «в звіті не уточнює, тому використовуваний нагромаджувач умовно названо просто «маховичным».

[pic].

Малюнок 1.1. Схема гібридного силового агрегату з маховичным накопичувачем і электромеханическим приводом фірми «BMW «(Германия):

1 — джерело струму; 2 — систему управління; 3 — поправна электромашина;

4 — диференціальний механізм; 5 — мультиплікатор; 6 — маховичный нагромаджувач; 7 — головна передача.

Джерело струму 1 через перетворювачі і системи управління 2 пов’язані з оборотного электромашиной 3, розрахованої на максимальну потужність електромобіля. Електромашина 3 через складний диференціальний механізм 4 з мультиплікатором 5 пов’язані з маховиком 6 нагромаджувача і головною передачею 7. Через війну маса джерела струму 1, наприклад, паливного елемента, може бути обрано з удільної енергії, а чи не удільної потужності, що знижує її для електромобіля і электробуса з пробігом, відповідно, 400 і 600 км до 100…150 і 700…1000 кг. Це дуже прийнятно для даних транспортних средств.

Однак неодмінною недоліком всіх схем з електроприводом залишається наявність важкого і найскладнішого обратимого електродвигуна. Це позначається на економічності приведення й його масі, включно з системою перетворювачів струму. Потужна електромашина неекономічна під час роботи на малих потужностях, притаманних розгону (зарядки) маховичного нагромаджувача. З іншого боку, в схемою, крім головною передачі, присутній складний за конструкцією і управлінню диференціальний механізм з мультиплікатором й трьома системами фрикційного управління (муфтами чи гальмами), що ускладнює й робить дорожчим привод.

Нова концепція електромобіля, запропонована проф. Н. В. Гулиа, полягає у максимальному наближенні та уніфікації пристроїв електроі автомобіля. Це дозволяє гранично спростити і применшити масу силового агрегату транспортний засіб, збільшити його ККД і ефективність рекуперації енергії, і навіть уможливити використання існуючих шасі автомобілів і автобусів для установки силових агрегатів електромобілів і электробусов. Остання обставина має істотно здешевити машини, в у максимальному ступені уніфікувати виробництво із можливістю оперативно змінювати співвідношення кількості машин різних типів і програму їх випуску. З іншого боку, за бажання замовника, транспортний засіб може бути оснащено як джерелом механічної енергії (звичайним чи гібридним тепловим двигуном), і електричної (паливні елементи з супермаховиком), із установкою замінюваних агрегатів у тому руховому відсіку за повної збереженні всієї трансмиссии.

Така трансмісія має бути розрахована з перспективи, і включатимуть вже не ступінчасту, а бесступенчатую коробку передач. Такі коробки передач вже досить випускаються з урахуванням ремінних вариаторов з різними типами ременів («тягнуть» і «що штовхають»), й закони використовують автомобілями фірм Nissan, Honda, Fiat, Subaru і др.

Московський державний індустріальний університет (МГИУ) в співдружності з АМО ЗиЛ веде роботи з розробки бесступенчатой коробки передач з урахуванням нового планетарного дискового вариатора. Бесступенчатая коробка передач з урахуванням дискового вариатора нової концепції може використовувати як на легкових, і на вантажних автомобілях (зокрема і сідельних тягачах) і автобусах.

Новий вариатор, розрахований високі значення крутящего моменту досить низкооборотных двигунів автобусів, дає можливість застосувати нову концепцію електромобіля на потужних электробусах. Слід зазначити, що для даної схеми й не виключається використання бесступенчатой коробки передач будь-якого типу, має достатню економічність, малі габарити і масу, сумірних із існуючими коробками передач.

Схема електромобіля нової концепції представлена на рис. 1.2.

[pic].

Малюнок 1.2. Схема електромобіля нової концепции.

Як і інших гібридних схемах електромобілів, джерело електроенергії вибирається з критерію удільної енергії, що з виключно високому значенні цього параметра забезпечує малі маси, і навіть обсяги паливних елементів. У цьому схемою як проміжного джерела енергії використаний супермаховик з тими самими енергетичними і масовими параметрами, що у інших гібридних схемах з маховичным накопителем.

Принциповою відмінністю даної концепції електромобіля з інших гібридних схем є відбір потужності джерела електроенергії необоротною электромашиной — спеціалізованим розгінним електродвигуном малої потужності, відповідної ефективної удільної потужності джерела електроенергії. Для згаданих вище легкового електромобіля і электробуса це відповідає 15 і 20 кВт. Завдяки високої частоті обертання розгінного електродвигуна — до 35 000 об./хв для легкового електромобіля і 25 000 об./хв для электробуса, що він відповідає частоті обертання разгоняемых супермаховиков для накопичувачів цих машин, маса дуже мала, відповідно 15 і 30 кг (це звичайні показники для вітчизняних конструкцій авіаційного назначения).

Джерело енергії і розгінний електродвигун можуть бути в один енергетичний блок, подібний щодо маси і габаритам з демонтируемым з шасі двигуном та її системами. Паливний бак і системи харчування в принципі можуть бути з додаванням конвертора щоб одержати водню з топлива.

Отже, у енергетичному блоці хімічна енергія палива перетворюється на механічну як обертання валу, цілком як і, як і у теплового двигуна. Функцію зчеплення виконує вимикач, подключающий електромотор до джерела энергии.

Отже, за бажання замовника в руховий відсік то, можливо встановлено будь-який перетворювач хімічної енергії палива на механічну — теплової двигун чи новий енергетичний блок. Далі усе як й у звичайному автомобілі, вал енергетичного блоку сполучається з коробкою передач, у разі бесступенчатой. Така коробка передач вже у майбутньому замінить менш ефективні ступінчасті навіть у звичайних автомобілях. У результаті отримуємо електромобіль нової концепції в у максимальному ступені уніфікований зі звичайним автомобилем.

Які переваги електромобіля нової концепції? У порівняні з автомобілем це незрівнянно вища ефективність використання палива й екологічна безпеку. Порівняно з середнім ККД перетворення хімічної енергії в механічну — порядку 10…15% у теплових двигунів автомобілями (годі було плутати з ККД теплових двигунів на оптимальному режимі - 30% у бензинових двигунів і 40% у дизельних), цей ККД у паливних елементів з конвертором — 50%, а й у кислородно-водородных паливних елементів — 70%. Шкідливі вихлопи у паливних елементів немає. Приблизно таку ж переваги у електромобілів нової концепції проти аккумуляторными електромобілями, з тією відмінністю, що шкідливі викиди останніх мають місце не так на самої машині, але в электростанциях.

У порівняні з найпередовішими конструкціями гібридних систем електромобілів з паливними елементами і маховичными накопичувачами, наприклад, схемою запропонованої і здійсненого фірмою «BMW », перевагою нової концепції є менші габаритно-массовые показники і вищий ККД електромашини. Це пов’язано з тим, що у нової концепції електромашина не універсальна, поправна, а вузько спеціалізована, розгінна, завантажена практично постійної потужністю, на менший максимальної і при високих частотах обертання. Друге перевагу залежить від відсутності складного диференціального механізму із трьома фрикционными муфтами чи гальмами, переключающими режими. Третє перевагу у тому, що процес регулювання частот обертання і моментів від супермаховика до головних коліс здійснюється не електроприводом, а механічним вариатором, у яких вищий ККД. Особливо це ж стосується процесу рекуперації енергії під час гальмування, у результаті якого кінетична енергія машини переходить в супермаховик. Ні по частотною повноті передачі цієї енергії, ні з ККД цього процесу, электротрансмиссия не йде витримає жодного порівняння з механічним вариатором. І останнє перевагу, про яке вже говорилося — майже традиційна автомобільна схема і порівнянні габаритно-массовые показники нового енергетичного блоку з двигунами, дозволяють легко заміняти одна частка джерела енергії в інший, одержуючи при цьому як автомобіль (зі звичайною чи гібридної схемою двигуна), і гібридний економічний і динамічний електромобіль нової концепции.

На рис. 1.3 представлена схема міського электробуса нової концепції. Ця схема надає влаштуванню більшої гнучкості, ніж у зображеною на рис. 1.2 структурної схеме.

[pic].

Малюнок 1.3. Схема міського электробуса нової концепции:

1- джерело струму; 2 — електродвигун; 3 — механізм реверсу; 4 — коробка відбору потужності; 5 — планетарний дисковий вариатор; 6, 7 — карданні передачі; 8 — головна передача; 9 — конічна левередж; 10 — супермаховичный накопитель.

Тут блок супермаховичного нагромаджувача 10, обладнаний своїм редуктором 9, розташований незалежно від інших агрегатів і м’яко підвішений на рамі зменшення і так невеликих гироскопических зусиль при горизонтальному розташуванні супермаховика. З допомогою коробки відбору потужності 4 і карданних передач 7 цього блоку може зв’язуватися з вариатором 5 як незалежно, і що з електродвигуном 2. Цей електродвигун то, можливо з'єднаний із вариатором 5 навіть від супермаховика, і роль повноцінного тягового двигуна, переважно, на стаціонарних режимах руху. Попри те що, що електродвигун 2 в цьому випадку дещо збільшується в потужності і масі, енергоємність супермаховичного нагромаджувача може істотно знижена, реально до 0,5 кВт· год. Це дозволяє виготовляти супермаховик з такої стабільного і порівняно дешевого матеріалу, як сталева углеродистая дріт. Вихід з експлуатації (розрив) супермаховика настільки безпечний, що важкого захисного кожуха, істотно перевищує щодо маси сам маховик, і вартість необхідного при маховику з углепластиков, непотрібен. Вариатор дозволяє тяговому электродвигателю працювати у ефективному діапазоні крутящих моментів і частот обертання, передаючи тільки п’яту частину потужності, яка потрібна на руху электробуса, що сприятливо щодо його работы.

Але хоч би не було — електромобілі користуються попитом. Понад те, є місця, де їх цілком поза конкуренцією. Скажімо, поля для популярної у світі гри акторів-професіоналів у гольф. Інвентар й навіть обслуга переміщають на электромобилях спрощеної конструкції, часом без даху, дверей, з полегшеним, часто укороченим, кузовом, без систем безпеки — всього те, що помітно збільшує масу автомобілів. Спрощені машини гарні, і для перевезень в закритих приміщеннях: на яких складах, в цехах, де шкідливі викиди небажані. Широко використовують такі электромобили-тележки для перевезення туристів на курортах, в національних парках, але тут їм важче конкурувати з автомобилями.

Повнорозмірні машини, призначені для руху вулицями міста, приживаються ніяк не, хоча виключено, що у найближчому майбутньому ситуація може змінитися. А причину цьому слід шукати… в кліматі американського штату Калифорния.

Вихлопні гази автомобілів під впливом сонячних променів утворюють особливо отруйні речовини, так званий зміг. Для перенасиченого машинами сонячного штату це — проблема номер один. Тому каліфорнійські норми токсичності вихлопу традиційно суворіше, ніж у сусідніх штатах США — не кажучи вже про Європі. Тут тепер прийнятий Закон про поступової заміні автомобілів електромобілями: 2003 року їх має бути — 10% від загальної кількості машин, а 2010;го — 15%.

Багато провідні автомобільні фірми працюють над електромобілями, тим не менш на виставках частіше побачиш машини маловідомого походження. У виборі двигуна думки конструкторів розходяться: використовують і мотори постійного струму, та перемінного, наприклад, асинхронний зі спеціальними перетворювачами й складною системою регулювання. Напруга харчування також різна. Явна перевагу віддають никель-кадмиевым батарей і свинцевим, у яких використовується не рідкий електроліт, а гель. Іноді застосовують системи жидкостного охолодження двигунів й підтримки теплового режиму аккумуляторов.

Найпопулярніший у світі електромобіль виготовляють… у Польщі. Вже випущено більш 200 тисяч штук. Електромобілі «Мелекс «- спрощеного типу, на 2, 4 і шість місць, розраховані на індустрію спорту розваг (назвемо хоча б хоча б гольф), для складських робіт, як цехової транспорт. При власної масі близько 880 кг корисного навантаження — 320, і з причепом — більш 900. Запас ходу — 70 км. Максимальна швидкість — до 23 км/год — видає призначення машины.

Інша фірма зі Східної Німеччини «Транспорт-Системтехник «створила 10 прототипів таксі. Пятиместная машина з пластмасовим кузовом важить лише 600 кг, розвиває 80 км/год, має запас ходу 140 км. Батареї - нікельметалогідридні. Конструкторам вдалося зробити щодо простору всередині машину при довжині всього 2,5 м. САКСИ (тобто таксі з Саксонії) обіцяють випускати серійно два роки (рис. 1.4).

Рисунок 1.4. САКСИ — таксі з Саксонии.

У Японії автомобільна компанія «Honda «фінансує проект створення парку сдаваемых до широкого прокату малогабаритних електричних і «гібридних «машин, до складу якого нову технологію їх експлуатації. Здійснення цього проекту, названих «Intelligent Community Vehicle System «(«Регіональна інтелектуальна транспортна система ») — ICVS, за задумом розробників, дозволить істотно знизити шкідливий вплив транспорту на навколишню середу, зменшити ймовірність заторів і поліпшення умов паркування в зонах з високої інтенсивністю движения.

City Pal є малогабаритний передньопривідний електромобіль розмірами 3210×1645×1645 мм з синхронним двигуном на постійних магнітах. Його максимальна швидкість 110 кілометри на годину, запас ходу цілком заряджених акумуляторах 130 кілометрів. Попри невеликі розміри, в електромобілі досить просторий для водія і пасажира салон і багажник великий місткості. City Pal оснащений кондиціонером та сучасного навігаційної системою. Крім цього у ньому є обладнання автоматичного (безпілотного) управління і зарядки. Фото City Pal представлене рис. 1.5.

[pic] Малюнок 1.5. Двомісний електромобіль City Pal.

Сверхминиатюрный одномісний мини-электромобиль Step Deck призначений для їзди в густонаселеному місті. З усього периметру кузова машини зовні встановлено подножки-бамперы. Завдяки такій конструкції Step Deck можна парковать буквально впритул решти машинам в умовах тісняви. Габаритні розміри мини-электромобиля 2400×1185×1690 мм. На стоянці, настановленим одного звичайного легкового автомобіля, можна розмістити чотири такі машини. Комбінована силову установку з приводом на задню вісь складається з четырехтактного ДВС обсягом 49 см³ з водяником охолодженням і синхронного електромотора з постійними магнітами, що дозволяє розвивати швидкість до 60 кілометри на годину (рис. 1.6).

[pic] Малюнок 1.6. Міський одномісний мини-электромобиль Step Deck.

Електромобілі фірми «Honda », які у системі ICVS, взяти напрокат непросто. І тому спочатку слід придбати спеціальну магнітну картку IC. З її допомогою на терміналах ICVS можна вибрати найбільше підходить для конкретної поїздки одне із чотирьох видів екіпажів, оформити його оренду, повернути екіпаж на стоянку і оплатити прокат готівкою чи з банківського рахунки. До того ж картка IC використовується для запуску двигуна замість звичайних автомобільних ключів. Оформленням прокату електромобіля займається сам клієнт практично й без участі службовців термінала. Зручно і те, що ні обов’язково повертати екіпаж ту стоянку, де його орендували, можна чи поміняти електромобіль будь-якому іншому терміналі ICVS.

Контрольний центр ICVS отримує всю оперативну інформацію про місце перебування тієї чи іншої екіпажу по спеціальної радіозв'язку. Що стосується необхідності оператор, використовуючи внутрішню радіозв'язок і широкоугольные лазерні радари, може у автоматичному режимі спрямовувати у потрібне місце до чотирьох «безпілотних «екіпажів. І тому електромобілі оснащені магнітними і ультразвуковими сенсорами, взаємодіючими з індукційними кабелями, прокладеними під покриттям термінала. Екіпажі можуть заїжджати на стоянку, виїжджати з нього і парковаться за командою з контрольного центру також без участі водія. На терміналах ICVS передбачена автоматична зарядка акумуляторних батарей всіх электромобилей.

2.Легкие электротранспортные средства.

З усіх різновидів електромобілів найбільше зацікавлення з практичною погляду представляють легкі электротранспортные кошти (ЛЭТС) з комбінованим електричним і найчастіше мускульним приводом. На думку президента північноамериканської компанії «EV Global Motors «Лі Якокка, незабаром электророллер, электроскутер, электромопед, однечи двомісний мини-электромобиль, а найчастіше — электровелосипед буде стояти в гаражі кожного американця. За прогнозом, у найближчі 10 років щорічний обсяг продажу індивідуального електротранспорту становитиме на світі 6- 10 мільярдів долларов.

Світовий велобум, що охопив майже всі розвинені і ті країни, повною мірою підтверджує те, що очікуване століття буде століттям велосипеда. За прогнозом американських фахівців, вже У першій чверті ХХІ сторіччя двоколісні педальные машини почнуть витісняти автомобілі та поступово стануть основним засобом пересування. Обгрунтованість подібного прогнозу підтверджує загальну картину того що відбувається. У та Німеччині - безумовних світових лідерах із кількості легкових автомобілів кожного жителя — щорічно продається велосипедів більше, ніж автомобілів. Нескінченну низку велосипедистів можна спостерігати на дорогах Данії, Голландії, Швеції та інших країн Європи. У Японії багато хто другий житель регулярно їздить велосипедом, а Токіо години пік буквально забитий велосипедистами. Щодня 500 мільйонів їздять на велосипеді працювати у Китаї. Багато європейських мегаполісах вводиться заборона автомобільне спрямування міських центрах і відкриваються безкоштовні пункти прокату велосипедов.

Небачена популярність велосипеда виник не випадково, багато в чому пов’язана з негативними наслідками автомобілізації. Річ у тім, що автомобіль, завоювавши практично всю планету, стало головним споживачем невідновних природних ресурсів (нафти), забруднювачем землі, води та повітря і «виробником «шуму. У автомобільних аваріях щорічно гине людей більше, ніж у інших кровопролитних війнах. Головне ж небезпека автомобіля, як кажуть медики, у цьому, що він відучив нас самостійно рухатися. Люди починає розуміти те й, щоб почати боротися з гіподинамією, пересідають на велосипед.

Велосипед був охарактеризований першим винаходом, що дозволило людині переміщатися швидше, і далі тільки завдяки традиційному власних м’язів. Але навряд чи двухколесная машина світ, винахідники стали думати з того, як збільшити її міць і швидкість. Від другої половини уже минулого століття велосипед намагалися оснастити додатковим джерелом енергії: паровий машиною, електромотором, бензиновим і навіть реактивним двигуном. Але через великого ваги, громіздкість цілого ряду інших недоліків жодного з них велосипедом не прижився. Тоді ж, близько ста тому, разом з електромобілями були сконструйовані і перші электровелосипеды. Але й швидко і й інші, не витримавши конкуренції, поступилися дорогу автомобілям, не бажаючи надовго були забыты.

Друге народження электровелосипеда сталося буквально очах. У 1994 року японська компанія «Ямаха «початку випуск нового велосипеда з додатковим електроприводом, і тепер конструктори фірми розробляють моделі электровелосипедов вже третього покоління. У торік у однієї лише Японії продали 250 тисяч таких двоколісних «гібридів ». Слідом за «Ямахой «виробництвом электровелосипедов одна одною зайнялися компанії «Хонда », «Панасонік », «Саньо », «Міцубісі «і «Судзукі «. Фахівці прогнозують, що за рік-два на электровелосипедах їздитимуть більше мільйона японцев.

Сьогодні электровелосипеды випускають всі великі велостроительные компанії Азії, Америки та Європи. Влада Китаю вважають, що электровелосипеды здатні замінити десятки тисяч чадних і тарахтящих моторолерів і мотоциклів і тим самим істотно поліпшити транспортну ситуацію. У Шанхаї, наприклад, відверто 15 центрів зарядки велосипедних акумуляторів і більше 100 пунктів їх заміни. З іншого боку, планується побудувати мережу аварійних зарядних станцій, де будь-який велосипедист зможе, опустивши в автомат монетку і вирушили вставивши виделку зарядного влаштування у розетку электрозарядной колонки, швидко зарядити аккумулятор.

Сучасний электровелосипед — цілком комфортне, екологічно чисте транспортний засіб, яка потребує мінімальних витрат за утримання і зовсім мало місця у гаражі і стоянці. Що ж до швидкісних якостей электровелосипеда, то, на горизонтальному ділянці дороги його без особливого праці може обігнати звичайний спортивно-туристский велосипед. І йдеться не в низькою потужності мотора. Электровелосипед спеціально сконструйовано так, що електропривод виробляє струм тільки тоді ми, коли велосипедист тисне на педалі. Як він перестає працювати ногами чи розганяється до швидкості 20−24 км/год, мотор автоматично відключається. Хочеш їхати швидше — крути педали.

На про «тихих «электровелосипедах, розвивають швидкість до 24 км/год, електропривод виконує допоміжну функцію — з нею велосипедист витрачає менше зусиль, що особливо важливо у поїздках на великі відстані, при зустрічному вітрі чи підйомі вгору. Потужність електромотора вбирається у 250 Вт — це величина, сумірна з потужністю, яке може тривалий час розвивати сам велосипедист. На электровелосипеде рушають з місця самих педалях. Коли саму швидкість сягає 2−3 км/год, спеціальний датчик на вилці приводного колеса автоматично включає мотор. Але є электровелосипеды з складнішими датчиками, вони містять електромотор відразу після трогания з места.

У Швейцарії та деяких штатах США випускають потужніші «швидкі «электровелосипеды, швидкість яких немає обмежується 20−24 км/год. Там встановлюють електромотори потужністю 400 Вт і більше, працюючі незалежно від педалей. Потужність двигуна і швидкість регулюються ручкою «газу ». На «швидкому «электровелосипеде електричний привід грає основну роль, а мускульний — допоміжну. Технічні характеристики у такий машини приблизно такі самі, як в легкого мопеда. Їздити на «швидкому «электровелосипеде можна лише захисному шоломі, з правами управління мопедом і номерним знаком (його видають разом із страховим полісом). Прихід електромотора передає зусилля на переднє чи заднє колесо велосипеда при допомоги шестеренчатого редуктора, ланцюгової передачі чи фрикційного ролика, який притискається до покришці ведучого колеса (рис. 2.1).

[pic] Малюнок 2.1. «Швидкий «электровелосипед американської компанії «EV Global Motors».

Ви вже кілька років японські, тайванські і німецькі фірми випускають электровелосипеды з мотор-колесами потужністю 200−250 Вт, які вбудовуються в маточину. Ідея мотор-колеса не нова, але досі така конструкція не знаходила широко він. Використання мотор-колеса на электровелосипедах дозволило відмовитися від механічної трансмісії, отже, значно збільшити ефективність електропривода. Фахівці вважають, що керовану бортовим мікропроцесором мотор-колесо — найбільш вдала перспективний конструкція приводу электровелосипеда.

На электровелосипедах зазвичай застосовують никель-кадмиевые акумуляторні батареї ємністю 7−10 ампер/годин, вагою 5−7 кілограмів і виготовляти дешевші, але менш довговічні і енергоємні, герметичні свинцово-цинковые акумулятори з желеобразным електролітом. Час зарядки акумуляторної батареї - 4−5 годин, запас ходу за цілковитої зарядку — 20−30 кілометрів і більш. Хоча з’явилися электровелосипеды третього покоління, наприклад «Старкросс «фірми «Ямаха », з запасом ходу понад 40 кілометрів. Є й нові, поки що досить дорогі никель-металлгидридные і нікельводневі акумулятори, які збільшують пробіг электровелосипеда без підзарядки до 50 километров.

У, Японії, Німеччині та інших, найрозвиненіших, країнах це вже зараз электровелосипед справді може замінити другий сімейний автомобіль, який зазвичай використовують із поїздок на відстань середньому до 15 кілометрів, наприклад до роботи чи на купівлю. Особливо він знадобиться дуже спортивним і людям, усім тим, хто усвідомлює необхідність поміркованих, але регулярних фізичні навантаження. У гаражі, на стоянці, на проїзній частині электровелосипед займає місця в багато разів менше, ніж малогабаритний автомобіль. І найголовніше, не забруднює навколишню среду.

Останнім часом «электротранспортным островом «почали називати Тайвань. П’ять років як розв’язано тут налічувалося лише 67 электромопедов і электромотоциклов, а торік їх продали вже близько 5 тис. Урядова агентство з охорони навколишнього середовища (Ера) встановило квоту продаж цих електротранспортних коштів на суму щонайменше 2% від обсягу продажу мопедів, моторолерів і мотоциклів. За прогнозами, у цьому року обсяг продажу электромопедов і электромотоциклов зросте у втричі, і становитиме 16 тисяч штук. Держава компенсує частина витрат за придбання електротранспортних коштів в такий спосіб, щоб для покупця їхню вартість була що з ціною мопедів і моторолерів з обсягом двигуна 50 смз.

Электровелобум можна стати й Італії. У грудні 1998 року у історичному центрі італійської столиці, де щороку буває мільйони туристів, почали створювати парк сдаваемых до широкого прокату электророллеров і розширюють мережу электрозарядных станцій. Проект фінансують муніципалітет Риму, Міністерство захисту довкілля, асоціації WWF і «Italia Nostra ». Будівництвом зарядних станцій та організацією прокату электророллеров Lepton займається італійська компанія «Atala Rizzato ». У першому етапі планується відкрити 85 станцій для «повільної «шести-, семигодинний зарядки акумуляторів з допомогою 16-амперных зарядних пристроїв і 30 станцій для «швидкої «одне-, півторагодинний зарядки. Перші розраховані на одночасну зарядку акумуляторних батарей чотирьох екіпажів, а другі - лише двох. Усі станції будуються у місцях паркування, них можна буде заряджати акумулятори як муніципальних, і приватних электророллеров, электровелосипедов і електромобілів. Орієнтовна вартість прокату электророллера — 1,3−1,8 долари на час.

У країнах «тихі «электровелосипеды, які мають мотор лише допомагає руху, найпопулярніші між людьми старше 40 років. Більше всього ними їздять до Японії країни. Молодь приваблюють швидкісні моделі із сильним електроприводом і сучасним дизайном. На «швидких «электровелосипедах можна змінювати потужність мотора, а постійно крутити педалі необов’язково. Вони домінують до й Китаї. Фото «тихого «электровелосипеда представлене рис. 2.2.

[pic] Малюнок 2.2. «Тихий «электровелосипед тайбейской фірми «Elebike Co., Ltd «з мотор-колесом постійного струму потужністю 250 Вт, напругою 36 У і з свинцово-цинковой акумулятор іншої батареєю ємністю 7 ампер/годин (в пластиковому корпусі на похилій раме).

Для підприємств электровелосипеды у Європі, Японії США коливаються від 1000 до 2000 доларів. Найдешевші - у Китаї та на Тайвані, там їх можна придбати за 200−350 доларів. Ще дешевше купити звичайний велосипед і самотужки чи в майстерні поставити нею комплект електропривода: мотор, акумуляторну батарею, зарядне пристрій, електронний блок, пульт і ручку управління. Один із моделей элктровелосипедов, було попиту, представлена на рис. 2.3.

[pic] Малюнок 2.3. Электровелосипед «Dracle «японської фірми «Panasonic «.

За прогнозом фахівців, до 2003 року кількість электровелосипедов в світі перевищить два миллиона.

За матеріалами, наданим компанією «Honda », вона виробляти чотири базових екіпажу: двомісний електромобіль City Pal, одномісний екіпаж з комбінованої рухової установкою Step Deck, одномісний электророллер Mon Pal і электровелосипед Raccon.

Одномісний электророллер Mon Pal (рис. 2.4) дуже зручний повсякденних поїздок на невеликі відстані. Його швидкість трохи більше 6 кілометри на годину. Электророллер цілком адресований їзди в пішохідних зонах, на садово-паркових доріжках, у великих торгових оборотів і виставкових приміщеннях, що напевно сподобається людям похилого віку. Габаритні розміри Mon Pal — 1450×690×1080 мм (1625 мм з тентом). Прихід коллекторного електродвигуна постійного струму складає задню ось.

[pic] Малюнок 2.4. Электророллер для людей Mon Pal.

Электровелосипед Raccon 26LX-3 В (рис. 2.5) хороший тим, що потребує від велосипедиста значно менше зусиль при їзді великі відстані, на затяжних підйомах і боротьбу проти вітру, ніж інші моделі. Вага самовару 31 кг, габаритні розміри 1885×580×770−920 мм (залежно від висоти сідла). Электровелосипед обладнаний переднім і заднім багажниками на виборах 4 і десяти кг. Raccon оснастили малогабаритним коллекторным двигуном постійного струму напругою 24 У, потужністю 220 Вт і компактній нікель-кадмієвої акумуляторної батареєю ємністю 5 Г. ч розміром із невідь що товсту книжку формату А4. Повністю зарядженої акумуляторної батареї, яку зазвичай поміщають на рамі позаду переднього багажника, вистачає те що, щоб проїхати 27 кілометрів і навіть висвітлювати дорогу фарою з лампою потужністю 3,8 Вт. Магнітні датчики швидкості і електронний блок управління рівномірно збільшують потужність електропривода за умов зростання швидкість руху від 0 до 15 кілометри на годину і забезпечують постійну потужність в інтервалі швидкостей 15−23 кілометра за годину. На більшої швидкості електродвигун автоматично відключається. Хочеш їхати швидше — крути педали!

[pic] Малюнок 2.5. Электровелосипед Raccon фірми «Honda » .

3.Автомобили, рухомі по рельсам.

Серед численних проектів, які мають покінчити з проблемою переобтяженості транспортних мереж мегаполісів, дедалі частіше зустрічаються пропозиції направити міської транспорт, зокрема і автомобілі, по рельсам.

Одна з найбільш сміливих проектів представила датська компанія RUF International. Запропонована датчанами транспортна система представляє собою мережу монорейкових доріг, якими рухається суспільний лад і особистий электротранспорт.

Невеликі ділянки шляху транспорт долає зі звичайних дорогах, після чого в'їжджає на рейки і об'єднується в своєрідні поезда.

Конструкція автомобіля, рушійної рейками представлена на рис. 3.1.

[pic].

Малюнок 3.1. Конструкція автомобіля, рушійної по рельсам.

Вставшим на рейки транспортом непотрібно управляти — водій задає програму і може спати, читати, виходити до Інтернету чи дивитися телевізор — інформація передається якомусь «головному диспетчеру «і автоматична система все зробить сама, керуючись показаннями встановлених всюди, зокрема й під землею, датчиков.

У разі потреби, водій зможе знову взяти управління він. Припускається, що швидкість їзди рейках буде 120 км/час.

Згідно з проектом RUF International, мережу доріг складатиметься з 25- кілометрових рейкових ділянок зі спеціальними «переходами «через кожні п’ять кілометрів, щоб одні водії могли приєднатися до «поїзду », а інші звернути чи з'їхати з рейок (рис. 3.2−3.3). Максимальна швидкість між «переходами «(150 км/год) з наближенням до розв’язкам автоматично знижується до 30 км/час.

[pic].

Малюнок 3.2. Перехід на кільцеву линию.

[pic].

Малюнок 3.3. Перехід з рейок у дорожнє полотно.

Ділянки шляху без рейок також автоматизовані: встановлені під землею датчики утворюють своєрідний фарватер, отже водій може не управляти своєю авто.

Енергія для електромобілів подається безпосередньо по монорельсу — це і відданість забезпечує електроживлення під час руху на «поїзді «, і заряджає акумулятори для нетривалої їзди звичайним дорогам.

Прибувши доречно призначення водій виходить із машини та вирушає у справах — автоматика сама відправить автомобіль на найближчу стоянку, звідки хазяїн може робити викликати продовжити пути.

Є й інший варіант — без жодних стоянок, коли може використовувати перший-ліпший автомобіль. Як захисту від вандалізму розробники пропонують таку схему: біля входу до машину водій «пред'являє «якусь карту, що засвідчує особистість, яку машина идентифицирует.

Машина «запам'ятовує «того, хто останнім їздив у ньому, а новий водій має біля входу до авто оцінити її стан. Тільки тоді «приёмки «машини новий водій ідентифікується і кілька днів стає її владельцем.

Машини для транспортної системи RAF може бути будь-якими — «легковик », вантажівку, автобус — але для їзди рейках в усіх яких мусив бути Vобразний канал, проходить по днища кузова машини (рис. 3.4).

[pic] Малюнок 3.4. Конструкція рельсов.

" Проріз «проходить посередині і усередині ділить салон на частини. Розробники пропонують використовувати «горб «як підлокітника чи «місця для дитини » .

Монорельсова система варта у містах, але автори проекту не забули і про жителів приміської зони: передбачено гібридний транспорт з електричним і паливною двигунами. Наприклад, громадський приміський транспорт, під назвою Maxi-RUF, — це автобус, котрі можуть перевозити десять пасажирів, беручи до уваги водителя.

Компанія працює над своєї концепцією з 1988 року. У RUF International 16 спонсорів, у тому числі немає жодної автовиробника, але є датський філія Siemens і датські ж міністерства енергетики, і оточуючої среды.

Над аналогічним, але реалістичнішим проектом працюють англійці. Монорельсовий проект під назвою ULTra (Urban Light Transport) компанії Advanced Transport Systems вперше буде реалізований у 2004 року. А у грудні 2002 року запустили експериментальну гілка неподалік від Брістоля у місті Кардифф (рис. 3.5). Якщо результати тестів визнають задовільними, мережі ULTra побудують спочатку у Кардіффі, і потім й у інших містах Великобритании.

[pic].

Малюнок 3.5. Фото експериментальної галузі в Кардиффе.

ULTra — це одне з форм персонального швидкісного транспорту (Personal Rapid Transit — PRT). Власне, це монорельсова дорога, через яку рухаються невеликі повністю автоматизовані вагонетки — наземне метро, лише без машиністів та власне, поездов.

Схожі на капсули невеликі вагонетки, розраховані кілька людина, рухатимуться по монорельсу зі швидкістю 25 км/час.

Проект ULTra, який ще називають «таксі без водія «(driverless taxi), Advanced Transport Systems розробляла спільно з фахівцями з Брістольського университета.

Перша побудована Кардіффі випробувальна «гілка », через яку буде рухатися 30 «капсул », буде завдовжки 1,5 км. У розвиненою мережі кількість вагонеток збільшиться до 120. Рух кожної «капсули «буде контролюватися центральної системою у вигляді різноманітних датчиков.

Посадка-высадка пасажирів здійснюватиметься на спеціальних станціях. Слід зазначити, що «капсули «не зупиняються на головною трасі, а під'їздять до станціям щодо окремих путям.

При вході пасажир має вставити в «приймач «смарт-карту, на якої може і буде вказано маршрут його поїздки. Можливо, у вигляді цієї карти здійснюватиметься і оплата за проїзд (тариф той самий, як і поза проїзд у автобусе).

Розробники стверджують, що, по-перше, їх електротранспорт не забруднює довкілля, по-друге — він легкий (вагу вагонетки 800 кг), по-третє, вони змогли «мінімізувати візуальне вторгнення «в архітектурний образ міст й довкілля, і, нарешті, ULTra — безпечний транспорт.

Справді, при швидкості 25 км/год (а поблизу зупинок 5 км/год) малий, що може статися. Проте, кожна вагонетка обладнана спеціальної «системою виявлення », яка автоматично зупинить «капсулу », якщо попереду препятствие.

Поломка (ймовірність кожної, на думку творців, вкрай низька) одній з вагонеток не блокує всю транспортну систему, а вбудована «контроль «передасть сигнал в «Центр » .

Система призначена лише заради міст і з визнанню розробників, не замінить автобуси і автомобілі, а стане лише доповненням до існуючим видам громадського транспорта.

4.Монокар

У світі існують дві основні типу транспортних средств.

АВТОМОБІЛІ мають вищий комфорт, безпеку, вантажопідйомність тощо., але слід зазначити і те що, що нинішня концепція четырехколесного транспортний засіб (автомобіля) не змінювалася з часів появи вози вже не задовольняє сучасним вимогам по маневреності, економічності, рівню викидів в навколишнє середовище і т.п.

МОТОЦИКЛИ відрізняються граничною простотою і надійністю конструкції. Це рама з сідлом, двигун, і колеса, переднє у тому числі - поворотное. Вони мають високої маневреністю і прохідністю, але не захищають водія від погодних умов, не забезпечують її безпека, тому майже витіснені автомобилями.

Але є концепція, що об'єднує переваги мотоциклів і автомобілів. Це машина з кузовом автомобіля і двоколісною конструкцією ходовий частини. Така машина (монокар) може мати комфортом, вантажністю й безпекою автомобіля і маневреністю, экономичностью і прохідністю мотоцикла.

Стійкість мотоцикла залежить від рівноваги діючих нею сил. Мотоцикл то, можливо стійким лише за збігу точки опори і равнодействующих сил. При прямолінійному русі така сила одна. Це сила тяжкості, прикладена до центра мас спрямована вертикально вниз. Відхилень від точки опори вона має, отже, немає і перекидаючої силы.

При русі навкруг на машину діє і відцентрова сила, спрямована назовні, і створює перекидаючий момент. Для утримання машини в рівновазі рівнодіюча цих сил має відбуватися через точку. У мотоциклах баланс досягається або відхиленням водія убік, протилежну опрокидывающему моменту, або поворотом керма бік нахилу машини. Тобто центр тяжкості відхиляється до збіги з точкою опори, або опора відхиляється до центра тяжкості. У цьому рівновагу має підтримуватися з точністю, інакше неминуче перекидання мотоцикла убік найбільшої діючої сили. Отже, стійкість мотоцикла під час руху навкруг залежить от:

1. Швидкості руху мотоцикла.

2. Радіуса поворота.

3. Кута нахилу мотоцикла.

4. Усунення вильоту переднього колеса.

Граничний кут нахилу машини залежить від конструкції і форми кузова машини. Існує залежність швидкість руху й екологічно безпечного радіуса поворота.

V2 = g * R* ctg a, де V — швидкість руху мотоцикла, м/сек, g — прискорення вільного падіння, 9,8 м/сек2,.

R — радіус повороту мотоцикла, м, ctg a — котангенс кута наклона.

За виконання цих умов переднє колесо потрібно повертати до центра вращения.

Якщо потрібно пройти поворот ще швидше, то мотоцикл повинен нахилятися на більший кут при входження у поворот і переднє колесо мотоцикла має бути повернутим убік, протилежну повороту. Це робиться для більшого усунення точки опори мотоцикла до центра тяжкості. Якщо задля збереження рівноваги цього досить, то водій відхиляє тіло від центру обертання до збіги равнодействующих зусиль і точки опори. Для одноколейного транспортний засіб подібні маневри може бути неможливі через ширшого кузова.

Помилково вважають, що заодно на мотоцикл впливає гироскопический момент коліс. Вплив його не надто, бо за масі покришки і обода 3 кг, швидкості обертання 833 об./хв і швидкості повороту керма 0,2 об./хв гироскопический момент колеса дорівнює: 0,35 кг. У той самий час відхилення центру ваги чи крапки опори мотоцикла на 10 див при висоті центру ваги 100 див і масі мотоцикла і водія 140 кг створює отклоняющую силу в 14 кг.

Отже, при повороті додаткове відхилення центру ваги від точки опори в кілограмах має бути одно що відновлює силі гироскопического моменту маховика в килограммах.

Напевно, кожен бачив, як у мотогонках мотоцикліст, не вписавшись поворот, ковзає землею убік заносу, а слідом кувыркается його мотоцикл. Це статися з кожної двоколісною машиною. Знаковою особливістю будь-який двоколісною машини і те, що у віражах вона може нахилятися до центра повороту. Це дозволяє проходити повороти без заносів з великим прискоренням. Але тільки до того часу, поки відцентрова сила не перевищить силу тертя. І тоді виліт на узбіччя неизбежен.

Для двоколісних машин існує певна залежність граничного кута нахилу від радіуса повороту. Кут нахилу монокара залежить від особливостей конструкції, наприклад, обмежений розмірами кузова (35 градусів). Якщо вивернути кермо занадто круто, то монокар ляже набік і буде сковзати у ньому йдучи до бік заносу. Кувыркатся подібно мотоциклу монокар зможе через маховика. В нього занадто великий гироскопический момент сил. Найімовірніше, він поворачиватся навколо точки контакту, та й навряд чи. Водій і пасажир, зрозуміло, залишаться всередині. Відчуття вони, напевно, будуть ні з приємних, але якихось ушкоджень чи травм їм удасться уникнути. Їх навіть всередині кузова базікати не буде, оскільки вектор відцентровій сили лише вдавит в кресло.

На виступає частини кузова зліва і правих можна встановити невелику майданчик — опору. Тоді крутого розвороту монокар ляже не так на кузов, але в опору. Це дозволить у прямому й переносному значенні слові зробити КРУТИЙ разворот.

Задля збереження рівноваги одноколейных транспортних засобів можна використовувати маховик, також використовують і для рекуперації енергії при разгонах і гальмуваннях. Завдання маховика залежить від компенсації виникаючих можливих відхилень. Восстанавливающая сила маховика залежить від швидкості його обертання. При зниженні швидкості обертання маховика з горизонтальній віссю обертання він починає відхилятися від вертикалі на кут, визначається рівнодіючої сили тяжкості і восстанавливающего гироскопического момента.

На зупинці гироскопический момент маховика буде максимальним, утримуючи машину в вертикальному становищі, а зі збільшенням швидкості він буде поступово знижуватися, дозволяючи нахиляти машину з метою поворотів, оскільки енергія маховика має витрачатися на рух машины.

У деяких конструкціях вісь маховика була горизонтальна і маховик обертався ж бік, як і колеса. Нахил такого маховика вліво викликає додатковий поворот машини вліво. Це може полегшити входження у поворот, а може бути й дестабілізуючим фактором.

З цього випливає висновок: якщо напрям обертання маховика з горизонтальній віссю обертання збігаються з напрямом обертання коліс, то така машина більш маневренна, але менш стійка. І, відповідно, наоборот.

Якщо вісь маховика вертикальна, що його слід відхиляти впередтому. Але у вертикальної осі гироскопический то може вносити додатковий замет в поворот (подібно гвинту одноосного вертольота), і знадобитися ставити другий маховик з протилежним напрямом обертання. З іншого боку, маховик із вертикальною віссю має дестабілізуючим чинником. При русі вгору або під гору на машину буде додатково впливати гироскопический момент, отклоняющий машину вправо чи вліво. Для компенсації такого ефекту знадобиться яке компенсує відхилення керма чи установка додаткового маховика з протилежним напрямом вращения.

На гирокаре В. П. Шиловського маховик кріпився на рамі, що дозволяє відхиляти його вісь, відновлюючи цим рівновагу машини. Рама відхилялася за сигналом датчиків крену. Можна замість рами додатково повертати чи нахиляти переднє колесо до збіги точки опори з центром тяжкості. Повертати колесо можна також ознайомитися за сигналом датчика крена.

Але якщо удасться знайти точну залежність між впливають на машину силами, можна буде обійтися без датчиків крену і т.д.

Зависимости:

. відхилення від точки опори залежить від кута повороту переднього колеса.

. кут повороту переднього колеса залежить від радіуса повороту машины.

. радіус повороту залежить від швидкість руху машины.

. швидкість обертання маховика залежить від швидкість руху машины.

. восстанавливающая сила маховика залежить від швидкості його вращения.

. від напрямку обертання маховика із горизонтальним віссю залежить стійкість і маневреність машины.

. від граничною швидкість руху залежить потужність двигателя.

Застосування маховика автомобілем має такі преимущества:

. зниження витрати палива вдвічі з допомогою рекуперації (повернення) энергии.

. зменшення необхідної потужності двигуна до 40%.

. можливість роботи двигуна у точці оптимального режима.

. усунення різних систем пуску двигуна та режиму холостого хода.

. ефективніше (безюзовое) торможение.

Питома витрати мінімальний під час роботи двигуна приблизно 80% потужності і десь у 3−4 вище при 10% відсотках. Проте саме ці 10% відсотків і потрібні при міському русі багато часу. У міському режимі руху також більшість енергії витрачається при часто які чергуються разгонах і гальмуваннях. Для зниження таких витрат найбільш реально застосування гібридних двигунів, що становлять маховик в поєднані із двигуном внутрішнього згоряння чи электромотором.

Двигун, працюючи на режимі максимальної економічності, «закачує «в нього енергію, підтримуючи частоту обертання у певному діапазоні. Енергія, необхідна для руху автомобіля, відбирається через бесступенчатую передачу. Що стосується гальмування кінетична енергія автомобіля переходить знову на маховик.

Монокар дозволяє зменшити втрати енергії з допомогою таких решений:

Маса машини. Для зниження маси можна значно спростити і полегшити конструкцію, видаливши деякі вузли і агрегати. На монокаре можуть не знадобитися двигун великої потужності (і представників багатьох), КПП, радіатор, стартер, генератор, підвіска двох коліс, трансмісія й багато іншого. монокар можна зробити приблизно приблизно вдвічі легше звичайній машины.

Аэродинамическое опір. Створення кузова більш обтічної форми. Сучасний автомобіль має коефіцієнт аеродинамічного опору Cx=0,4. Якщо спробувати зробити тримісний кузов як краплі і розмістити двох чоловік у широкій частини й одного ззаду вузькому, можна отримати коэфффициент Cx=0,2 і навіть менше. Однак таку форму можна застосувати лише з двоколісною машині, оскільки чотири колеса однаково зажадають прямокутної форми з усіма последствиями.

Більшість сучасних автомобілів вона становить 0,4. У монокара, завдяки більш обтічної конструкції двоколісного кузова, може бути дорівнює 0,2 і навіть меньше.

Залежність потужності від швидкості представлена на рис. 4.1.

[pic].

Малюнок 4.1. Залежність потужності від скорости.

F = З x * Sm * P * V2 де F — сила опору середовища, H.

Cx — коефіцієнт аеродинамічного сопротивления,.

Sm — мидель, м2.

P — щільність среды,.

V — швидкість, м/с.

Що становить 0.2 * 1.22 * 1.2 * 767 = 224 М при 100 км/час.

Для пробігу в 100 км знадобиться 224 * 100.000 = 22.400.000 Дж, що становить потужність в 6.2 кВт. (8,4 к. с) при 100 км/год чи 3,2 кВт при швидкості 72 км/год чи 833 Вт при 36 км/час.

ККД двигуна. Бажано відмовитися від двигуна внутрішнього згоряння з ККД 18−20% і застосовувати електродвигун (ККД 90%). Істотно знизити необхідну потужність двигуна може застосування маховика.

Рекуперация енергії. Застосування маховика для рекуперації (накопичення) енергії гальмування із наступною віддачею при розгоні. Якщо звичайних машинах цю енергію витрачається лише з нагрівання гальмівних колодок, те з застосуванням маховика вдається значно (майже 2 разу) знизити витрата палива проти рухом у цьогорічному міському режиме.

Опір дороги. Двухколесному монокару знадобиться значно менше енергії подолання опору дороги.

4000H * 0,02 = 80 H.

Для пробігу в 100 км знадобиться 80 * 100.000 = 8.000.000 Дж, що становить потужність 2.2 кВт/год. (3 л.с.).

Конструкція машини представлена на рис. 4.2.

[pic].

Малюнок 4.2. Конструкція монокара.

У центрі машини між сидіннями водія і пасажира розміщений маховик. Над маховиком — джойстик типу «джойстик ». Безпосередньо перед маховиком — вузол кріплення передній підвіски. Сидіння заднього пасажира розміщено точно у центрі між передніми сидіннями. За заднім сидінням невеличкий багажник. Під багажникомпідвіска заднього колеса.

Кузов є конструкцію з металевого каркаса і навісних елементів обличкування. Подовжньо у центрі машини перебуває силова рама з маховиком і підвісками коліс. Кузов двухдверный, з вертикальним відкриванням дверей щодо середини лобового скла. Машина має 2 невеликих багажника з обох боків колісної ніші переднього колеса. Над колісної нішею заднього колеса багажників немає у цілях поліпшення аеродинаміки кузова.

Рішенням багатьох проблем монокара буде застосування про моторколіс. Причому технологічно виправдано застосування трьох однотипних моторколіс. Двох у колесах і самого як маховика. Вони різнитимуться лише максимальної швидкістю обертання та величезною кількістю ротора. Для маховика маса ротора мусить бути щонайменше 20 кг.

Отже, вся кінематика машини полягатиме тільки з двох коліс, маховика і електронного блоку управління. Блок управління потрібен для передачі енергії з маховика на колеса і обратно.

Японськими фірмами сконструйовані легкі бесколлекторные електродвигуни постійного струму на рідкісноземельних магнітах з максимальним ККД до 98% і високоефективні мікропроцесорні системи управління. Ці низкооборотные двигуни вмонтовані у маточини головних коліс. Це дозволило відмовитися від механічної трансмісії і завдяки цьому довести загальний ККД приводу до 96−97%. Серійно виробляються моторколеса потужністю 200−250 Вт для легких електротранспортних коштів — наприклад, для электровелосипедов, у яких є дорогах мира.

Переваги застосування мотор-колес на транспортних средствах:

. компонування автомобіля поліпшується завдяки досить вільному вибору місця установки мотор-колеса щодо інших агрегатів автомобиля;

. загальна маса агрегатів електропривода (як мотор-колес) знижується проти масою агрегатів гідромеханічного привода;

. бажане розподіл маси автомобіля по осях виходить внаслідок можливості варіювати базою автомобиля;

. число деталей та вузлів механічної передачі, схильних до інтенсивному зносу в експлуатації, скорочується, що підвищує надійність системи в целом;

. можливість одним мотор-колесом великої потужності, що дозволяє підвищити вантажопідйомність автомобіля без збільшення кількості провідних колес;

. можливість бесступенчатого чи у крайньому випадку двухступенчатого регулювання сили тяги;

. гальмування на затяжних ухилах великий величини високоефективно і надійно завдяки використання електричного тормоза.

Управління машиною здійснюється рукояткою типу «джойстик », встановленої між кріслами водія і пасажира. На ручці також перебувають кнопки включення фари, поворотів, сигналу та інших. Управління здійснюється зміною передатного числа вариатора. При нахилі рукоятки «вперед-назад «і «влівовправо «відбувається відповідно торможение-разгон поворотів машини. При максимальному відхиленні рукоятки «вперед «може статися спрацьовування додаткового гальмівного захоплення заднього колеса.

Панель управління має невеликі габарити, цифрову індикацію на світлодіодах і може бути у кожному зручному місці, наприклад на дзеркалі заднього виду у центрі машини. Замість індикації можна застосувати синтезатор речи.

Индицировать можна: 1. Швидкість руху машини; 2. Повороти (усунути вогнями на дзеркалах заднього виду); 3. Становище дверей (люків) і багажників (відкриті чи закрыты).

У монокаре ручку управління і панель приладів краще прибрати убік. Оскільки перед водієм і пасажиром більше немає травмирующего перешкоди, то можливо застосування векторної системи безпеки. У такій системі крісло має можливість у разі лобового зіткнення відкочуватися вперед, у вільний зону з одночасним нахилом тому. Після удару крісло на амортизаторах повертається у початкове положення. Така система міцніша, ніж паски й подушки безпеки. При особливо сильних ударах можливе навіть застосувати катапультування крісла через лобове скло до погашення інерції удара.

Бічні удари для машини із працюючим маховиком безпечні, оскільки зможуть призвести до опрокидыванию. Машина, подібно маятнику, лише хитнеться навколо вертикальної осі. При русі по узбіччі чи косогору машина все одно зберігати вертикальне становище кузова. Якщо за дуже крутому бічному нахилі звичайна машина перекинеться, монокар буде лише сковзати вниз схилом, зберігаючи вертикальне положение.

При рівномірному русі крісло перебуває у вертикальному становищі. При різкому гальмуванні крісло відкочується по котрі спрямовують вперед, одночасно повертаючись в горизонтальне становище. У цьому кут нахилу крісла залежить від сили гальмування і за зниженні цієї сили крісло повертається у вихідне положение.

У машині можна передбачити кілька радикальних способів торможения:

Кінетичне. Основний спосіб. Це коли кінетична енергія машини перетворюється на кінетичну енергію маховика.

Электродинамическое. Електроенергію з мотор-колес можна гасити на баластовому опір. Наприклад, доручити электроотопитель.

Диференціальний. Якщо переднє мотор-колесо включити в протифазі з заднім, воно стане обертатися у напрямі до зупинки машини та переднього колеса.

Шаговое. Мотор-колесо є шаговым електродвигуном. Можна поставити частоту обертання магнітного поля ротора як завгодно низькою влоть нанівець. Це, фактично буде зупинкою ротора.

Фрикційне. Якщо між ротором і статором помісити фрикционную прокладку, і підвісити ротор у магнітному полі чи повітряної подушці (газовий підшипник), то, при вимиканні підшипника ротор всієї масою машини ляже на статор. Це аналог звичайних дискового чи барабанного тормоза.

Механічне. Якщо змінити висоту підвіски, то машина може лягти на днище і гальмувати виступаючими частинами кузова. У такий спосіб можна загальмувати навіть у льду.

Фара перебувати під ковпаком переднього колеса. Вона може опускатися в нішу з переднього багажника. Фара може також повертатися в горизонтальній площині на 360(, забезпечуючи висвітлення при поворотах і русі заднім ходом.

Фара зробив у вигляді циліндра, у центрі оптичної осі якого перебувати джерело світла. Частина циліндра зроблено прозорою, решта покрита відбиваючим шаром. У задньої частини може бути встановлений червоний світлофільтр, який за повороті фари під час руху тому світитиме вперед, виконуючи функції стоп-сигнала.

У машині використовується залежна тросовая система підвіски і компенсуючий амортизатор. Передня і задня підвіски з'єднані тросом в такий спосіб, що навантаження переднє колесо, отклоняющая колесо вгору компенсується відхиленням заднього колеса донизу й навпаки. Як амортизирующей сили використовується половина ваги машини. Зміною довжини троса можна регулювати висоту машини до опускання на днище на стоянці чи режимі екстреного торможения.

Технічні характеристики монокара:

Довжина — 4000 мм.

Ширина — 1500 мм.

Висота — 1500 мм.

База — 3000 мм.

Кліренс — 350 мм.

Кількість місць — 3 чел.

Кількість дверей кузова — 2.

Вантажопідйомність — 200−250 кг.

Прихідмабуть, полный.

Підвіска — зависимая.

Низький витрати (трохи більше 1 л. на 100 км.).

Понижений рівень вихлопів СО2 і CN.

Малий вагу (трохи більше 400 кг).

Простота і надійність конструкции.

Простота під управлінням і обслуживании.

Висока маневреність (радіус розвороту близько чотирьох м).

Низький коефіцієнт аеродинамічного сопротивления.

Низька стоимость.

5.Беспилотные самолеты.

" Беспилотники «різняться щодо маси (від апаратів вагою півкілограма, порівнянні з авиамоделью, до 10−15-тонных гігантів), висоті та тривалості польоту. Безпілотні літальні апарати масою до 5 кг (клас «мікро ») можуть злітати з кожного найменшої майданчики і і з руки, піднімаються на висоту 1−2 кілометра й у повітрі трохи більше години. Як літаки-розвідники їх використовують, наприклад, щоб виявити в лісі чи горах військової техніки терористів. «Беспилотники «класу «мікро «масою всього 300−500 грамів, умовно кажучи, можуть зазирнути у вікно, тому їх зручно залучити до міських условиях.

За «мікро «йдуть безпілотні літальні апарати класу «міні «масою до 150 кг. Вони в розквіті до 3−5 км, тривалість польоту становить 3−5 годин. Наступний клас — «міді «. Це важчі багатоцільові апарати масою від 200 до 1000 кг. Висота польоту сягає 5−6 км, тривалість — 10−20 часов.

І, нарешті, «максі «- апарати масою від 1000 кг до 8−10 т. Їх стелю — 20 км, тривалість польоту — більш 24 годин. Мабуть, невдовзі з’являться машини класу «супермакси ». Не виключено, що й вагу перевищить 15 тонн. Такі «ваговози «нестимуть на борту величезне кількість апаратури різного призначення і вчені зможуть виконувати самий широке коло задач.

Якщо згадати історію безпілотних літальних апаратів, то вперше вони з’явились у середині тридцятих років. Це був дистанційно керовані повітряні мішені, використовувані на навчальних стрільбах. По Другій світової війни, точніше, вже у 50-х роках, авіаконструктори створили безпілотні літаки-розвідники. Ще 20 років знадобилося те що, щоб розробити машини ударного призначення. У 70-х — 80-х роках цієї тематикою займалися конструкторські бюро П. Про. Сухого, А. М. Туполєва, У. М. М’ясищева, А. З. Яковлєва, М. І. Камова. З туполевского КБ вийшли безпілотні розвідники «Яструб », «Стриж «і які перебувають на озброєнні і сьогодні - «Рейс », і навіть ударний «Коршун, створений що з НДІ «Кулон ». Досить успішно займалося безпілотними літаками КБ Яковлєва, де розроблялися апарати «міні «-класу. Найвдалішою знахідкою їх став комплекс «Бджола », який досі слід за вооружении.

У 70-х років у СРСР було розгорнуто науково-дослідні роботи зі створення безпілотних літаків з великою висотою і тривалістю польоту. Ними займалося ОКБ У. М. М’ясищева, де розробляли машину «максі «- класу «Орел ». Тоді справа не дійшла лише до макета, але через 10 років роботи відновили. Передбачалося, що модернізований апарат зможе літати в висоті до 20 км і бути повітря 24 години. Однак настав реформений криза, і на початку 90-х років програму «Орел «через відсутність фінансування закрили. Приблизно водночас і з тих ж причин згорнули роботи над беспилотным літальним апаратом «Ромб ». Цей за своєю конструкцією літак, створений що з «НДІ ДАР «з участю розробника радіолокаційної системи «Резонанс «Головного конструктора Еге. І. Шустова, був розрізний біплан з чотирьох крил, складених як ромбу, у яких монтувалися великогабаритні антени, обслуговуючі радіолокаційну станцію. Маса його була близько 12 тонн, а корисного навантаження досягала 1,5 тонны.

Після першого хвилі розробок «беспилотников «в 1970;х — 80-х роках настало тривале затишшя. Армію оснащували дорогими пилотируемыми літаками. Під них виділяли великі кошти. Цим й визначали вибір тематики розробок. Щоправда, всі роки «беспилотниками «активно займалося Казанське дослідно-конструкторське бюро «Сокіл ». ОКБ «Сокіл «стало, сутнісно, спеціалізованим підприємством із виробництва безпілотних авіаційних систем. Основне напрям — безпілотні повітряні мішені, у яких відпрацьовуються бойові дії різних військових комплексів і наземних служб, зокрема і комплексів ПВО.

Сьогодні безпілотні літальні апарати «міні «- і «міді «-класу представлені досить. Їх виробництво у змозі багатьох країнах, оскільки з цим завданням можуть упоратися невеликі лабораторії чи інститути. Що ж до апаратів класу «максі «, то тут для їх створення потрібні ресурси цілого авіабудівного комплекса.

У чому переваги безпілотних літальних апаратів? По-перше, вони загалом значно дешевше пілотованих літаків, потрібно оснащувати системами життєзабезпечення, захисту, кондиціонування… Потрібно, нарешті, готувати пілотів, але це коштує дорого. У результаті виходить, що відсутність екіпажу на борту істотно знижує видатки виконання того чи іншого задания.

По-друге, легкі (проти пилотируемыми літаками) безпілотні літальні апарати споживають менше палива. Звісно ж, що з них відкривається реальніша перспективу і при можливий перехід на кріогенне топливо.

По-третє, на відміну пілотованих літаків, машинам без пілота не потрібні аеродроми з бетонним покриттям. Досить побудувати грунтову злітно-посадкову смугу завдовжки лише 600 метрів. («Беспилотники «злітають з допомогою катапульти, а приземляються «по-самолетному », як винищувачі на авіаносцях.) Це дуже серйозна аргумент, оскільки 70% аеродромів в Україні потребують реконструкції, а темпи ремонту сьогодні - один аеродром в год.

Основний критерій вибору типу літальних апаратів — вартість. Завдяки стрімкого розвитку обчислювальної техніки істотно подешевшала «начинка «- бортові комп’ютери «беспилотников ». На перших апаратах використовувалися лихоліття і громіздкі аналогові обчислювальні машини. З упровадженням сучасного цифрового техніки їх «мозок «став як дешевше, а й розумнішими, компактніші і легше. Це означає, що апаратури на борт можна взяти більше, адже саме від нього залежать функціональні можливості безпілотних самолетов.

Якщо ж казати про військовому аспекті, то безпілотні літальні апарати знаходять застосування там, де у розвідувальної операції чи повітряному бою можна уникнути пілота. На IХ Міжнародній конференції з «беспилотникам », що відбулася у 2001 року мови у Франції, пролунала думка у тому, що у 2010;2015 роках бойові операції зведуться до війни автоматизи рованных систем, тобто до протиборству роботов.

Фахівці «ОКБ Сухого «проаналізували розвиток існуючих у світі науково-технічних програм зі створення «беспилотников «і виявили стійку тенденцію до підвищення їх ж розмірів та маси, і навіть висоти і тривалості польоту. Апарати з великим вагою можуть довше перебувати повітря, вище підніматися і далі «бачити ». «Максі «беруть на борт більш 500 кг корисною навантаження, що дозволяє виконувати завдання великого об'єму і з найкращим качеством.

Аналіз засвідчив, що безпілотні літаки класу «максі «і «супермакси «сьогодні як ніколи. Очевидно, можуть змінити розклад сил на світовому ринку літальних апаратів. Поки що ця ніша освоєна лише американськими конструкторами, які почали працювати над «беспилотниками «» максі «-класу на 10 років раніше б нас і встигли створити кілька дуже хороших літаків. Найпопулярніший їх «Глобал Хоук «(рис. 5.1): він піднімається на висоту до 20 км, важить 11,5 тонни, має тривалість крейсерського польоту більш 24 годин. Конструктори цієї машини відмовилися від поршневих моторів і оснастили її двома турбореактивними двигунами. Саме після показу «Глобал Хоука «на авіасалоні в Ле-Бурже 2001 року на Заході почалася боротьба захоплення нового сектора рынка.

[pic] Малюнок 5.1. .Американський безпілотний літак «максі «-класу «Глобал Хоук».

Ще під час створення перших безпілотних літаків «максі «-класу «Орел «і «Ромб «було розроблено концепцію, за якою почали будувати безпілотні апарати, щоб забезпечити найкращі умови розміщувати у яких корисною навантаження. На «Ромбі «, наприклад, змогли поєднати великі антенні блоки розміром 15−20 м із елементами літака. Вийшла «літаюча антена ». Нині складається, власне, летающуя платформа для апаратури спостереження. Поєднавши корисну навантаження з бортовими системами, можна отримати повноцінний інтегрований комплекс, максимально оснащений радіоелектронним устаткуванням (рис. 5.2). Це буде якісно нового вигляду авіаційної техніки — стратосферная платформа вирішення завдань, які або під силу низько-, средневысотным пілотованим і беспилотным машинам, або вимагають невиправдано великих витрат і під час їх супутниковими группировками.

[pic].

Малюнок 5.2. Багатоцільовий безпілотний літальний апарат «Протеус «виробництва США.

Весь світ вже усвідомив, яку користь і економію можуть дати безпілотні літальні апарати у військової, а й у громадянської сфері. Їхні можливості великою мірою залежать від такої параметра, висотою польоту. Сьогодні становить 20 км, а перспективі й до 30 км. На такий висоті безпілотний літак може конкурувати з супутником. Відстежуючи усе, що відбувається біля площею близько мільйона квадратних кілометрів, вона сама стає свого роду «аеродинамічним супутником ». Безпілотні літаки готові взяти він функції супутникового угруповання і виконувати в режимі реального часу у межах усього региона.

Аби з космосу вести фотоі кінозйомки чи стежити якимось об'єктом, потрібні 24 супутника, однак і тоді інформація від нього надходитиме раз на годину. Річ у тім, що супутник перебуває над об'єктом спостереження всього 15−20 хвилин, та був йде із зони його видимості і повертається до на те місце, зробивши оборот навколо Землі. Об'єкт по цей час йде з заданої точки, оскільки Земля обертається, і знову перебувають у нею через 24 години. На відміну від супутника, безпілотний літак супроводжує точку спостереження постійно. Пропрацювавши в розквіті близько 20 км більш 24 годин, він повертається на базу, а йому змінюють до неба йде інший. Ще одна машина перебуває у резерві. Це величезна економія, оскільки безпілотні літаки значно дешевше спутников.

Безпілотні літаки можуть конкурувати з супутниками у сфері створення телекомунікаційних мереж, і навігаційних систем.

На «беспилотники «можна покласти безупинне цілодобове спостереження за поверхнею Землі широтою діапазону частот. Використовуючи їх, можна створити інформаційне полі країни, що охоплює контроль і управління рухом повітряного і водного транспорту, оскільки ті машини може прийняти функції наземних, повітряних і супутникових локаторів (спільна інформація від нього дає повної картини те, що робиться у небі, на води та на земле).

Безпілотні літальні апарати допоможуть вирішити цілий спектр своїх наукових та прикладних завдань, що з геологією, екологією, метереологією, зоологією, сільське господарство, вивчення клімату, пошуком корисних копалин… Вони нібито будуть ознайомитися з міграцією птахів, ссавців, косяків риби, зміною метеоумов і льодовій обстановки на річках, руху судів, переміщенням транспорту, й людей, вести аеро-, фотоі кінозйомки, радіолокаційну і радіаційну розвідку, многоспектральный моніторинг поверхні, проникаючи всередину до 100 метров.

Потреба світового ринку безпілотних авіаційних системах з великою висотою і тривалістю польоту представленій у вигляді діаграми на рис. 5.3.

[pic] Малюнок 5.3. Потреби світового ринку безпілотних авіаційних системах з великою висотою і тривалістю полета.

Сфери застосування громадянського безпілотного самолета.

ВИЯВЛЕННЯ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ:

. воздушных.

. надводных.

. наземных.

УПРАВЛІННЯ ПОВІТРЯНИМ ДВИЖЕНИЕМ:

. в важкодоступних районах.

. при стихійних лих і авариях.

. на тимчасових повітряних трасах в авіації народного хозяйства.

КОНТРОЛЬ МОРСЬКОГО СУДОХОДСТВА:

. пошук і освоєння виявлення судов.

. попередження аварійних ситуацій в портах.

. контроль морських границ.

. контроль правил рыболовства.

РОЗВИТОК РЕГІОНАЛЬНИХ І МІЖРЕГІОНАЛЬНИХ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СЕТЕЙ:

. системи зв’язку, зокрема мобильные.

. телерадиовещание.

. ретрансляция.

. навігаційні системы.

АЕРОФОТОЗЙОМКА І КОНТРОЛЬ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНОСТИ:

. аерофотозйомка (картография).

. інспекція дотримання договірних обязательств.

. (режим «відкритого неба»).

. контроль гідро-, метеообстановки.

. контроль активно випромінюючих об'єктів контроль ЛЭП.

КОНТРОЛЬ ЕКОЛОГІЧНОЇ ОБСТАНОВКИ:

. радіаційний контроль.

. газохимический контроль.

. контроль стану газоі нефтепроводов.

. опитування сейсмічних датчиков.

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СІЛЬГОСПРОБІТ І ГЕОЛОГОРАЗВЕДКИ:

. визначення характеристик почвы.

. розвідка корисних ископаемых.

. подповерхностное (до 100 м) зондування Земли.

ОКЕАНОЛОГИЯ:

. розвідка льодовій обстановки.

. стеження хвилюванням моря.

. пошук косяків рыбы.

6.Гелиотранспорт.

Електромобілі, солнцемобили, сонячні велосипеди, электромоторные суду з сонячними батареями — всі ці екологічно чисті транспортні засоби з’явилися всього років 15−20 тому. Впродовж минулих років електромобілі перестали бути рідкістю. Вони знаходять дедалі більше застосування, особливо великих містах, перенасичених автотранспортом. Що ж до солнцемобилей, то сьогодні їх можна зустріти Донецькій залізниці дуже рідко. Це дуже дороге задоволення. Тим більше що стає дедалі популярним і доступнішим за ціною водний гелиотранспорт — маломірні суду, наведені в рух сонячної енергією. Найбільше вони підходять для водного туризму й рыбалки.

Солнцемобили здебільшого машини унікальні. У тому конструкції використовуються оригінальні технічні рішення і новітні матеріали. Звідси і надто високу ціну. Наприклад, двомісний солнцемобиль «Мрія «(рис. 6.1) обійшовся японської автомобільної компанії «Хонда «у два мільйони доларів. Але гроші витрачено недаремно. Трасу трансавстралийского ралі 1996 року протяжністю 3000 км він пройшов з середньої швидкістю майже 90 км/год, а у прямому швидкісному ділянці досяг 135 км/год. Рекорд «Мрії «досі ніким не побит.

[pic].

Малюнок 6.1. Солнцемобиль-рекордсмен «Мрія «.

Солнцемобиль — це електромобіль, обладнаний фотоелектричними перетворювачами (сонячними батареями) досить великої потужності, в яких енергія світла перетворюється на електричний струм, який досі живить тяговий двигун, і заряджаючий аккумуляторы.

Конструювання солнцемобилей і випробування в гонках поступово оформилися у новий технічний вид спорту — «брейнспорт ». За суттю — це змагання інтелектів творців солнцемобилей. Там відпрацьовуються параметри транспортних засобів майбутнього. Щоб солнцемобиль з максимальною потужністю сонячних батарей і електромотора всього 1,5−2 кВт міг суперничати з автомобілем, необхідно використовувати найлегші і міцні конструкційні матеріали, високоефективні системи електропривода, останні досягнення аеродинаміки, гелиоі електротехніки, електроніки і інших наук.

Фахівці вважають, що сонячний транспорт стане всерйоз конкурувати з автомобільним, коли ефективність доступних за ціною сонячних елементів (фотоелектричних перетворювачів) становитиме 40−50%. Поки їх ККД всього 10−12%. Щоб солнцемобили з потужністю сонячних батарей 1,5−2 кВт «наздогнали «авто із двигунами в 100 разів потужніші, необхідно використовувати легкі й міцні конструкційні матеріали, ефективні системи електропривода, досягнення аеродинаміки, гелиоі електротехніки, електроніки та інших наук. Конструкції транспортних засобів майбутньої України і відпрацьовуються на ралі солнцемобилей.

У солнцемобилей досягнуть мінімальний для наземних екіпажів коефіцієнт аеродинамічного опору (0,1). Досвід концерну «General Motors «при розробці рекордного солнцемобиля «Sunracer «(«Сонячний гонщик ») (рис. 6.2) використаний у проектуванні електромобіля «Impact «(«Удар »), серійне виробництво якого почалося 1996 р. Його швидкість сягає 130 км/год, до 100 км/год він розганяється за 9 з і звичайних свинцово-кислотных акумуляторах проходить 100 км.

Малюнок 6.2. Солнцемобиль Sunraycer.

Спеціально для іноземних солнцемобилей сконструйовані легкі бесколлекторные двигуни постійного струму з магнітами з рідкісноземельних металів і ККД до 98%, і навіть ефективні мікропроцесорні системи управління. У 1993 р. на трьох солнцемобилях — лідерах трансавстралийских гонок вперше низкооборотные двигуни вмонтували у маточини головних коліс. Ідея мотор-колеса, як така нова, в солнцемобилях дозволила відмовитися від трансмісії довести ККД приводу до 96−97%. У 1996 р. в трансавстралийском ралі брало участь вже 12 таких конструкцій, а компанія «Honda », натхненна успіхом своєї «Мрії «, розпочала серійному випуску электровелосипедов з мотор-колесом. Відомі виробники шин — «Michelin », «Bridgestone », «Dunlop «- розробляють нові матеріали і протектори для покришок солнцемобилей. Вже створено шини, які за хорошому зчепленні з колишньою дорогою мають найнижчим коефіцієнтом опору качению — всього 0,007. Фірма «Michelin «виробляє подібні енергозберігаючі шини й у серійних автомобилей.

Сонячні батареї невеличкий потужності на звичайних автомобілях кондиционируют повітря салонах і підживлюють пускові акумулятори на стоянках, живлять радіоі телеаппаратуру.

Проте є гелиотранспорт, який, цілком можливо, стане популярним і доступнішим до самого найближчим часом. Йдеться маломірних судах, човнах, катерах, катамаранах, яхтах та інших водних транспортних засобах, наведених у рух сонячної енергією. На воді задовго до появи електромобіля було випробували перше транспортний засіб з електричним приводом. У 1833 року човен з цими двома електромоторами і 27 гальванічними батареями піднялася Невою сталася на кілька кілометрів. Належала вона працював у Петербурзі німецькому інженеру Морицу Якобі. Однак через низькою енергоємності батарей експерименти довелося прекратить.

На початку сучасності з’явилися маломірні судна з двигунами внутрішнього згоряння. Енергоємність вуглеводневої палива була вищою тієї, що дати гальванічні батареї. Човни і катери з потужними бензиновими моторами нас дуже швидко отримали саме стала вельми поширеною. А электромоторные суду й їх сухопутні «брати «- електромобілі - через обмеженого ресурсу акумуляторних батарей і труднощі їх зарядки до останнього часу залишалися виняткової редкостью.

Сьогодні судна з бензиновими моторами є кожному водоймі. Вони отруюють води і повітря, своїм ревінням, вихлопними газами, викликає ерозію берегів сильної хвилею порушують умови життя мешканців річок, ставків і морів. Дійшло доти, що доводиться обмежувати, а де-не-де забороняти рух моторних човнів. Отже в электромоторных суден з сонячними батареями з’явився шанс стати їм реальної альтернативою. Екологічно чисті «сонячні «суду краще за інших підходять для активного відпочинку, спорту, риболовлі і туризма.

Перетворити на «сонячний «транспорт водне судно набагато простіше, ніж машину: на палубі катери чи човни набагато більше розміщувати сонячних батарей, ніж у кузові автомобіля. Є й інші плюси. На відкритих водоймах фотоелектричні перетворювачі не затеняются ні деревами, ні будинками, ні автомобілями і тому віддають більше енергії. Водного транспорту годі й говорити долати затяжні підйоми і спуски, стрімко розганятиметься і гальмувати на світлофорах, отже, їм потрібне менше энергии.

На всіх транспортних засобах з сонячним приводом є акумулятори. Їх ємність і ваги залежить від призначення судна. На катерах чи човнах для недільних прогулянок є підстави невеликими. Якщо «сонячної «човном користуватися тільки на вихідні, акумулятори можна заряджати в робочі дні, причому сонячні батареї для зарядки акумуляторів стоїть розміщувати не так на самої човні, але в стаціонарної берегової гелиостанции.

У короткій плаванні можна обійтися без акумуляторів. Але тоді на випадок негоди треба мати на борту резервний рушій: весла, педалі чи вітрило. Роль вітрила можуть грати сонячні панелі. У тому числі виходить і навіс, який захистить від сонця і дождя.

На відміну від ДВС сучасні човнові електромотори мало потребують певного догляду. не треба тримати на судні ємності для палива й мастильних олій і змінювати олії у двигателе.

Перше электромоторное судно, приводимое в рух сонячної енергією, побудував на 1975 року англієць Алан Фрімен. Його электрокатамаран розвивав швидкість до 5 км/год. Нині, усього за століття, швидкість электролодок з сонячними панелями зросла більш як удвічі, і можна придбати на магазинах спорттоварів, наприклад, у Німеччині, Швейцарії та інших странах.

Электромоторные суду на сонячні батареї неодноразово проходили випробування, у тривалих морських подорожах. У 1985 року японський яхтсмен Кеничи Хори на «сонячному «катері «Сикрикерк «самотужки перетнув Тихий океан. За 75 діб він подолав 8700 морських миль. Швидкість 3−5 вузлів, з якою «Сикрикерк «породжувався Гавайських островів до острова Бонин поблизу західного узбережжя США, була близькою до середньої швидкості 9-метровой крейсерській вітрильною яхты.

У «сонячного «судна є й переваг перед вітрильним: плавання у ньому набагато менше залежить від примх погоди, дуже зручне і те що можна користуватися електричними засобами зв’язку й побутовими приладами. Наприклад, катером Кеничи Хори працювали холодильник, СВЧ-печь, телевізор і відеокамера, супутникова навігаційна система, радіолокатор, метеорологічні прилади й бортовий комп’ютер. Мандрівник взяв із собою в одиночне плавання навіть малогабаритну пральну машину. Енергію для роботи цих приладів виробляли сонячні панелі площею 9 м² і загальної потужністю 1100 Вт. У тому числі 500 Вт використовувалося днем до роботи гребного гвинта електродвигуна потужністю 0,33 кВт, 400 Вт — для зарядки акумуляторної батареї, має двигун вночі, 200 Вт — для побутових потреб й досвід роботи радіостанції. Полегшені сонячні модулі жорстко кріпилися на даху рубки і палубі «Сикрикерка ». Важкі акумулятори розташовувалися в трюмної частини депутатського корпусу і служили балластом.

Екологічно чисті транспортні засоби, як наземні, і водні, були представлені у міжнародному экотуре «Финляндия-2000 ». Велике зацікавлення фахівців і глядачів викликала фінська «сонячна «яхта «Сольвейг «з палубою, опорядженій яскраво-синіми фотоелектричними модулями. Встановлений у ньому електромотор потужністю 1,5 кВт дозволяє в сонячну погоду розвивати швидкість до 5 вузлів. Шість акумуляторів ємністю по 125 А· ч, вміщені всередину кола, підвищують стійкість судна. У просторій каюті досить місця для тривалого подорожі команди з чотирьох-п'яти людина. Навігаційні прилади, СВЧ-печь, холодильник, як і електромотор, отримують енергію від сонячних батарей. Що Складається, щоб вільно відбуватися під низькими мостами, щогла пристосована для паруса.

У экотуре «Финляндия-2000 «брала участь ще одне «сонячна «яхта изобретате ля Йорма Панкала, названа «Атон «(під назвою давньоєгипетських бога Сонця). Легке судно, виготовлене з склопластику, формою нагадує маленький авіаносець. На його просторій палубі досить місця розміщувати сонячних панелей сумарною потужністю 1200 Вт. На «Атоне «немає щогли, але Й. Панкала має намір обладнати судно ветроэлектрогенератором на телескопічної стійці і вітрилом як повітряного змія. На мілководді, де можна користуватися гребним гвинтом, пропелер реверсивного електрогенератора працюватиме як повітряний движитель.

У днище яхти є скляний ілюмінатор. Його можна відкрити і облитися морської водою. Осаду судна всього 25 див, тому невисокого бортика навколо ілюмінатора предосить, щоб уникнути затоплення судна.

Экотур «Финляндия-2000 «запевнив усіх, що «сонячні «човни, катери і яхти придатні для плавання у такий північної країні, як Фінляндія, — влітку там сонячних днів набагато менше, ніж півдні. Вони може бути цілком автономними навіть у тривалому плаванні і підходять як малих рік і озер, так відкритих морей.

Фотоелектричні перетворювачі енергії, хімічні джерела струму і системи електропривода, використовувані на «сонячних «судах, стають все ефективнішими. Вони займають зовсім небагато місця, тому навіть у невеликих «сімейних «яхтах можна розмістити різноманітне додаткове устаткування — від биотуалета до малогабаритній сауни. Особливо це приваблює які звикли до благ цивілізації мандрівників. «Сонячні «суду майже безшумні. Там розмовляють, не підвищуючи голоси, слухають спів птахів, плескіт хвиль і зчинили крик вітру, дихають свіжим повітрям. Скористатися таким транспортом захоче кожен, хто полюбляє робити водні путешествия.

7. Монорельсовые дороги.

Монорельсовые дороги було запропоновано майже 180 років тому вони. Перша російська монорельсова дорога з кінної тягою була споруджена у села Мячково в 1820 р. Здебільшого для перевезення лісу. Діючу електричну модель як і дороги побудував на Петербурзі інженер И. В. Романов в 1897 г.

Сучасна монорельсова дорога — це залізобетонна чи металева балка (рейок), порушена на естакаду, і рухомий склад (вагони) на візках з пневматичними шинами. Розрізняють навісні дороги, де вагони мають нижню точку і як сидять верхом на несучою балці, і підвісні системи, де вагони подвешиваются до тележкам, спираються на балку. Кожен із названих типів доріг має переваги та недоліки. Начіпна дорога потребує більше складної системи ходових частин задля забезпечення стійкості вагонів. З іншого боку, в несприятливих метеоумов монорейка (балка) береться кригою чи снігом та практично виводить систему з експлуатації чи вимагає трудомісткою роботи з її очищенні. Поруч із даний тип дороги уможливлює значно (на 2−3 м) меншу висоту опор естакади і, отже, меншу будівельну вартість (рис. 7.1). Для підвісних доріг необхідні, навпаки, більш високі опори, щоб забезпечити належний підйом статі (дна) кузова вагона від поверхні землі (4,0−5,0 м), але ходові частини вагонів істотно упрощаются.

Малюнок 7.1. Зовнішній вид монорельсової звислий дороги.

Дійові нині монорельсовые дороги мають переважно електричну тягу, одержуючи енергію від контактного дроти. Вони малошумны і забруднюють повітряного басейну. Поїзд монорельсової шляхи, як і поїзд метрополітену, може складатися зі однієї чи кількох вагонів. Максимальна швидкість руху на діючих дорогах становить 70−125 км/год, провізна здатність — до 40 тис. пасс/ч. Вартість споруди монорейкових доріг приблизно 2 рази менше вартості підземного метрополітену. За наявності вільних просторів для установки естакади вони зізнаються ефективними в ролі коштів міського і приміського транспорту, соціальній та сильно пересіченій і гірської местности.

У вісімдесятих роках вченими Физико — енергетичного інституту АН Латвійської РСР створили дуже оригінальний проект монорейки на магнітної подушці для перевезень зі швидкістю 500 кілометрів на час.

Вагон передбачалося створити з урахуванням вже перевіреного в експлуатації фюзеляжу транспортного літака Іл-18 (рис. 7.2). Довжина такого вагона, по проекту вмещавшего 100 пасажирів, становила 36 метрів, ширина 3,5 метри, висота 3, 85 метри, а маса — 40 тонн. Під підлогою вагона розміщувалися криостаты зі сверхпроводящими магнітами, які з'єднувалися з кузовом через рессорное підвішування (т.к. при швидкості 500 кілометри на годину обурення від шляху неможливо гасити тільки завдяки традиційному зазору в магнітної підвісці, прийнятого рівним 22 міліметра). Перетворювачі частоти керувалися бортовим компьютером.

Малюнок 7.2 Монорейка на магнітної подушке.

Під час стоянки і переміщення в депо і екіпірувальні ділянки вагон мав рухатися на колесах рейками з колією 3 метри, під час руху на перегоні колеса прибиралися. На ці колеса екіпаж також має був «приземлятися «на підводному човні системи магнітної подвески.

Була побудована експериментальна модель з вагоном масою 3,2 кілограма. У 90-х роках даних про продовженні робіт з даному проекту не поступало.

Попри позірну простоту, монорельсовий шлях збереження та складний в устрої, і трудомісткий у побудові. Несуча балка (власне монорейка) на навісних дорогах виготовляється з монолітного чи збірного залізобетону, але в всіх підвісних — з високоміцною стали. Цей елемент конструкції повинен відповідати дуже серйозні навантаження під час розгону і гальмування поїздів, і навіть під час проходження потягами криволинейных ділянок шляху. Такі, зокрема, як компенсація відцентрових сил, вигнуті в двох площинах, що зумовлює подорожчання всієї будівлі. Наприклад, для будівництва шляху монорельсової дороги в Диснейленде довелося замовляти складну збірну опалубку, що складається з п’ятдесяти елементів. З іншого боку, монорельсовые дороги складні в обслуговуванні шляху й рухомого складу, а також вимагають підйому пасажирів на естакаду і спуску з нее.

Зазначені недоліки призвели до того, що світі нині було збудовано декілька десятків окремих ліній монорельсових доріг протяжністю від сотень метрів за кілька кілометрів головним чином ролі атракціонів стадіонах, на виставках і т.п.

Разом про те монорельсовые дороги може мати свою економічно доцільну сферу застосування як повноцінний вид міського і міжміського транспорта.

8.Моторвагонные поезда.

Початковий етап розвитку залізниць характеризувався використанням пасажирських поїздів виключно на локомотивної тязі. З широким поширенням електричної тяги з’явилася альтернатива цього рішення в вигляді поїзда, у якому тягова потужність розподілено у всій його довжині. До цього часу цьому плані не визначилася єдина тенденція, хоча у приміських пасажирських перевезеннях практично скрізь використовується принцип розподіленої тяги.

На лініях полегшених міських залізниць та трамвая гнучка і добре зарекомендувала себе концепція «моторний вагон + причіпний вагон» наприкінці 50-х років через великі витрат на персонал замінили більш сучасної, яка передбачає використання моторвагонных поїздів з сочлененных вагонів із загальним салоном.

На метрополітені і Харківського міських залізницях (S-Bahn), мають вихід на магістральні лінії, досить висока швидкість руху, і короткі відстані між зупинками вимагають застосування поїздів з великою кількістю моторних осей. Ще 1970 р. розробки електропоїзда серії 420 для міської залізниці Мюнхена виходили з максимальної потужності, системи тягового електропостачання. Девятивагонный потяг із приводом попри всі осі має потужність тривалого режиму 7,6 МВт, розвиває максимальну швидкість 120 км/год і прискорення при розгоні 1 м/с2.

Для приміських і регіональних перевезень пасажирів використовують поїзда на локомотивної тязі. Депо, здійснюють технічне обслуговування пасажирських вагонів і локомотивів, були історично розділені у системі залізниць. Потяги на локомотивної тязі дозволяли гнучкого реагування на зміни пасажиропотоку шляхом підвищення або зменшення кількості вагонів. До жалю, станції багатьох великих міст є тупиковими на відгалуженнях від магістральних ліній. З упровадженням ущільнених графіків руху час стоянки поїздів S-Bahn і регіональних потрібно було скорочувати через недостатньою пропускну здатність станцій. Всі ці чинники казали про те, що замість зміни локомотивів мова могла йтися лише про використання човникових поїздів з локомотивом щодо одного кінці і вагоном з кабіною управління у іншому. Як альтернативного варіанта можуть розглядатися моторвагонные поезда.

До складу пасажирських поїздів далекого повідомлення довгий час включалися беспересадочные вагони, котрі з маршрутах великий протяжності, зокрема та Міжнародних, входили у складі різних поїздів. У період розвитку системи міжміських поїздів InterCity (IC) беспересадочные вагони у міжнародних повідомленнях замінили поїзда EuroCity (EC). Тут для электроподвижного складу серйозною перешкодою стали місця стыкования різних систем тягового струму, а поїздів з тяговим приводом будь-якого типу — відмінність систем СЦБ.

Коли межах між європейськими країнами було заборонено зупинки для паспортного та митного контролю, зміна локомотивів стала гальмом підвищення маршрутної швидкості поїздів. Сучасна силова електроніка дозволяє собі з припустимими видатками будувати многосистемные електровози і електропоїзда. Прикладом можуть бути поїзда Thalys Національного суспільства залізниць Франції (SNCF) з кінцевими моторними вагонами (рис. 8.1) і ICE3 залізниць Німеччини (DBAG) з розподіленої тягою (рис. 8.2).

[pic].

Рисунок 8.1. Високошвидкісний поїзд Thalys з кінцевими моторними вагонами.

[pic] Малюнок 8.2. Поїзд ICE3 з розподіленої тягой.

Через значної частини тупикових станцій у Німеччині DBAG широко використав міжміських повідомленнях човникові поїзда. Логічним кроком був б перехід від нього до моторвагонным поїздам улаштуванням технічного обслуговування у системі, прийнятої для високошвидкісних поїздів ICE.

Високошвидкісні нові лінії з потужними і комфортабельними потягами справджуються в тому разі, якщо капітальні і експлуатаційні витрати перебувають у розумному співвідношенні із низьким достатком. Аналіз витрат життєвого циклу (LCC) показує, що Витрати технічне обслуговування і ремонт рухомого складу (включаючи фінансових втрат від простою під час ремонту) є важливою статтею LCC.

Традиційна концепція роздільного технічного обслуговування тягового рухомого складу і пасажирських вагонів з різними інтервалами проведення профілактичних і ремонтних робіт виявляється непрацездатною під час розрахунків співвідношень між LCC та його економічної ефективністю. У зв’язку з цим у Гамбурзі, Мюнхені відбулися і Берліні для технічного обслуговування поїздів ICE були побудовано спеціалізовані депо, у яких впроваджена автоматична система діагностики. Завдяки цьому поїзда ICE мають річний пробіг 550 тис. км, тоді як традиційних поїздів на локомотивної тязі він становить 300 тис. км.

У цих депо обслуговують поїзди з кінцевими моторними вагонами (ICE1, ICE2) та поїзд з розподіленої тягою (ICE3, ICE-T). Довжина ремонтного цеху становить 400 м, що він відповідає максимальної довжині потяги та стандартної у Європі довжині платформы.

Комерційним аргументом на користь застосування моторвагонных поїздів з розподіленої тягою є збільшена корисна довжина. Якби поїзд ICE3 довжиною 200 метрів і потужністю 8 МВт ні з розподіленої тягою, йому потрібно було два моторних вагони по кінців. У цьому корисна довжина зменшилася на 30 м (15%), що означатиме втрату корисною довжини пасажирської платформи, і зменшення кількості які й пасажирських місць. Навіть якби одному моторному вагоні завдяки головній частини й обмеження максимальної потужності поїзда 6 МВт було б значні втрати пасажирських місць по порівнянню з моторвагонным тієї ж длины.

Поїзд довжиною 200 м, ведений локомотивом і складений із двоповерхових вагонів, із найбільш наближеним розрахунках на 10% дорожче їх виготовляти, ніж поїзд той самий довжини зі звичайних вагонів. У цьому місць для сидіння понад 20%, ніж у звичайному поезде.

На Тайвані, наприклад, знадобилося при коротких пасажирських платформах максимально збільшити кількість місць у поїзді. У європейському варіанті (Alstom/Siemens) цієї проблеми пропонувалося вирішити шляхом використання двоповерхових поїздів з кінцевими моторними вагонами, в японському — з допомогою моторвагонных поїздів з вагонами збільшеною ширини (п'ять місць у ряду). Варіант двоповерхових поїздів з розподіленої тягою і ще бульшим числом місць визнано нереальним через дефіцит вільного простору під кузовами вагонів розміщувати оборудования.

До вад двоповерхових поїздів виготовлялися у высокоскоростном русі слід отнести:

. підвищену навантаження на ось;

. великий обсяг вытесняемого повітря під час руху в тоннелях;

. підвищену бічну поверхню, сприймаючу вітрову нагрузку.

У высокоскоростном русі намітилася тенденція для використання моторвагонных поїздів. Під час розробки ICE3 керувалися тими самими міркуваннями, що у початку 70-х років, коли створювався моторвагонный електропоїзд серії 403: висока швидкість й гарантована відповідна їй аеродинаміка, підвищена потужність при хорошому зчепленні з допомогою значної частини моторних осей, комфортность.

Японія від початку розробки системи Синкансен орієнтувалася на поїзди з розподіленої тягою, тоді як мови у Франції перевагу віддали поїздам TGV з кінцевими моторними вагонами. Проте також ведуться роботи над високошвидкісним моторвагонным поїздом AGV.

У дизель-поездах великим недоліком є вібрація, передана кузову від дизеля. До цього додається шум вентиляторів, які охолоджують тягові перетворювачі, розміщені, як і дизель, під кузовом.

Для експлуатаційних служб поездб на локомотивної тязі більш зручні з погляду зміни составности залежно від коливань пасажиропотоку. Вони пасажири у пошуках вільного місця можуть безперешкодно проходити крізь усе склад, що організувати неможливо в моторвагонных поїздах, що складаються з двох і більше секций.

Для моторвагонных потягів і човникових, мають кінцевий вагон з кабіною управління, велике значення мають поперечні вітрові навантаження, величина яких за підвищеної швидкості й малої масі поїзда стає небезпечної. У найбільшою мірою вітровим навантажень піддаються японські поїзда Синкансен, мають осьову навантаження 12 т. Скрутні габарити тунелів з їхньої лініях зажадали пошуку аэродинамически оптимального рішення лобовій частини поїздів. Вузький і подовжений обтічник полегшує проходження тунелів. Проте за русі на відкритих ділянках під впливом бічного вітру на ньому виникає «ефект крила», у результаті якого аеродинамічна підйомна сила розвантажує передню тележку.

У Японії під час створення поїздів Синкансен прагнуть максимальному полегшенню конструкцій. У роки на лініях Синкансен мали місце серйозні проблеми зі станом верхнього будівлі шляху. Це переважно пояснювалося низькою якістю щебеночного баласту за великої інтенсивності руху високошвидкісних поездов.

Зараз лініях Синкансен використовується шлях на жорсткому підставі. Для зменшення осьових навантажень поїзд серії 700, що з 11 вагонів, виконано з 36 моторними осями, причому тягова потужність становить лише 275 кВт однією вісь. Це, спрямовану збереження верхнього будівлі шляху, ускладнює конструкцію рухомого складу. Хоча виробництво великих партій моторно-редукторных блоків вигідніше, до того ж час збільшується обсяг монтажу, а експлуатації збільшуються видатки технічне обслуговування може й збільшується ймовірність ушкоджень. Інший крайністю з погляду концепції приводу для такого поїзда потужністю 9,9 МВт було б використання двох четырехосных кінцевих моторних вагонів, як поїздом ICE1. У цьому довжина поїзда збільшилася б із 280 до 310 м при тому ж числі мест.

Наведені аргументи ще дозволяють зробити остаточне виведення про тому, який концепції тягового приводу слід віддавати перевагу. У неперервному зв’язку з цим дається порівняння двох реальних поїздів, виконують однакову роботу у близьких експлуатаційних умовах, мають однаковий річний пробіг і порівнянні концепції технічного обслуговування. І тому використані дані DBAG й одержують результати досліджень консалтингової компании.

DE-Consult.

Метою порівняння є вибір поїзди з вищої економічної ефективністю, навіщо порівнювали витрати LCC поїзда ICE2 з кінцевими моторними вагонами і ICE3 з розподіленої тягою. Найважливіші для порівняння технічні дані наведені у табл. 8.1.

Таблица 8.1. Технічні дані порівнюваних поїздів |Параметр |Порівнянні поїзда | | |ICE2 |ICE3 | |Потужність, МВт |2×4,8 |16 | |Маса тари, т |814 |900 | |Довжина поїзда, м |385 |398 | |Корисна довжина, м |306 (80%) |341 (86%) | |Кількість місць для сидіння без учета|927 (28% в |1124 (27% у першому| |ресторану |першому) |класі) | |Крок розташування сидінь, м: | | |першого класу |1,15 | |другого класу |0,94 | |Витрати на поїзд, % |100 |118 | |Удільні видатки місце для |100 |98 | |сидіння, % | | |.

Вартість поїзди з розподіленої тягою вище, ніж із кінцевими моторними вагонами. Але через більшої кількості місць у цьому поїзді майже зберігається рівновагу з погляду витрат за одне місце, оскільки різниця у 2% лежить не більше смуги розкиду результатов.

Порівняйте необхідно розглянути й інші чинники. Витрати на придбання рухомого складу (капітальні) становлять лише близько 20% LCC. Якщо знехтувати видатками на утилізацію, які потрібні через 25 або як років, виходить, що 80% LCC викликають експлуатацію й технічне обслуговування. Результати порівняння наведені у табл. 8.2.

Т, а б л і ц, а 8.2. Порівняння витрат життєвого циклу |Параметр |Порівнянні | | |поїзда | | |ICE2 |ICE3 | |Термін служби, років |25 | |Річний пробіг, тис. км |550 | |Капітальні витрати, % LCC |20,2 |21,5 | |Витрати на експлуатацію не враховуючи витрати енергії, |100 |104 | |% (%LCC) |(47,5) |(44,9) | |Витрати на енергію, % (%LCC) |100 |125 | | |(11,3) |(13,5) | |Витрати України на технічне обслуговування, % (%LCC) |100 (21)|105 (20)| |Загальні LCC, % |100 |110 | |Удільні LCC цього разу місце для сидіння, % |100 |91 |.

За попередніми розрахунками, споживання потужнішим поїздом з розподіленої тягою, і навіть Витрати його поточне зміст вище через більшої кількості тягових двигунів і збільшеною пассажировместимости. Хоча загальні LCC поїзди з розподіленої тягою на 10% вище, вони покриваються з допомогою вищих доходів, обумовлених бульшим числом місць. Як остаточного результату порівняння може бути 9%-ный виграш на користь поїзди з розподіленої тягою по питомим LCC на одне пасажирське место.

Попри отримані розрахунковим шляхом і наведені у таблицях результати для поїздів сімейства ICE, кожен випадок вибору слід розглядати окремо з урахуванням інтересів усіх місцевих умов і параметрів, як-от швидкість руху, відстань між зупинками, топографія ліній, величина пасажиропотоку, можливості виготовлення, ремонту й поточного технічного обслуговування країни використання. Для поїздів на локомотивної тязі більш зручна давно що склалася система технічного обслуговування в локомотивних і вагонних депо.

Компактний монтаж електроустаткування в локомотиві простіше, аніж за його розподілі у всій довжині під кузовами вагонів в моторвагонном поїзді. Для технічного обслуговування полносоставных моторвагонных поїздів у депо потрібні цеху великий довжини. Досвід свідчить, що ефективність технічного обслуговування значно вища під час проведення його за комплектном поїзді, ніж повагонно.

Вагони поїздів ICE3 і ICE-T виготовляють у Німеччині різні компанії, об'єднані у консорціум. Формування поїздів відбувається тільки шляхах випробувального центру компанії Siemens в Вегберг-Вильденрате.

Для поїздів, які у далекому повідомленні, вимога підвищеної сили тяги при трогании (як в поїздів S-Bahn) перестав бути обов’язковим. Але тут необхідно забезпечити надлишкова сила тяги при на максимальну швидкість чи русі на підйомах до 40 ‰. Досягнення необхідної сили тяги пов’язані з проблемою використання зчеплення, яке, своєю чергою, залежить від осьової навантаження потягами на локомотивної тязі і від кількості моторних осей в моторвагонных поїздах. Ці дві проблеми успішно вирішуються завдяки використання коштів сучасної силовий електроніки і надійного захисту від юза і боксования. У цьому достатньої є потужність 1,4 МВт на вісь локомотива (концевого моторного вагона) чи 0,5 МВт на вісь моторвагонного поезда.

Потяги ICE1 і ICE2 з кінцевими моторними вагонами, з розподіленої тягою ICE3 і ICE-T з вагонів з наклоняемыми кузовами з’явилися торік у останні десять років. Нині вони є сімейство поїздів класу, які у далеких повідомленнях. Усі вони має власну нішу над ринком транспортних послуг: ICE1 великий пассажировместимости використовується на протяжних маршрутах, ICE2 більш коротких, ICE3 там, де потрібно найбільша максимальна швидкість і є ухили до 40 ‰, а ICE-T найзручніша на щодо старих лініях з великою кількістю кривих. У вантажних перевезеннях нині альтернативи локомотивної тязі нет.

9.Комбинированные системи громадського рейкового транспорта.

Історично склалося так отже на наземний рейковий транспорт в час доводиться щодо мала частка внутрішньоміських перевезень пасажирів. У Європі й Америці не витримав би конкуренції зі боку приватних автомобілів. Так було в час трамвайні повідомлення функціонують приблизно 300 містах світу, тоді як між першої та другої світовими війнами число таких міст, було вдвічі бульшим.

Перші лінії міського рейкового транспорту з’явилися торік у Нью-Йорку у 1852 р., потім у Парижі 1853 р. Вони вулицями у рівні землі, не відокремлювалися від іншого вуличного руху. Проте останні лінії трамвая у Парижі були зачинені у 1937 р., у Лондоні 1961 р., чому сприяло наявність розгалуженої мережі метрополітену і автобусних маршрутов.

Нині самим «трамвайним «містом світу є СанктПетербург. Щороку 2000 поїздів трамвая перевозять лініями загальної довжиною понад 700 км близько 1 млрд. пасажирів. З другого краю місці перебуває Москва з 1000 потягами трамвая, протяжністю ліній 450 км і обсягом перевезень близько 400 млн. пасажирів на рік. Трамвайні повідомлення поширені переважно у містах Східної чи Центральної Європи. Найбільшим числом міст України з трамвайним повідомленням має Німеччина: тут трамваї є у 52 містах, причому у 20 їх чисельність населення вбирається у 200 тис. чел.

Міські адміністрації поступово повертаються до визнання громадського, особливо рейкового транспорту як дієвого кошти рішення все осложняющихся транспортних проблем, найважливішим з яких є перевантаження вулиць автомобілями, яка веде до освіті заторів, отже, до підвищення часу поїздки, і забруднення повітря вихлопними газами. У першому етапі у столицях і найбільших містах різних країн світу у розширення масштабах будувалися лінії підземного метрополітену. Потім й менш великих містах почали створювати мережі метрополітену полегшеного типу, лінії якого частково проходили «на рівні землі. І, нарешті, останнім часом зауважили трамвай, вартість інфраструктури рухомого складу якого істотно нижчий, ніж метрополітену. Визнані такі гідності трамвая, як висока провізна спроможність населення і швидкість руху поїздів (при виділенні відособлених смуг), і навіть екологічна чистота (після ухвалення заходів для зменшенню шумового на довкілля). Отже, виникли умови повернення трамвая в города.

Протягом останніх трамвай з’явився вперше чи відродився приблизно 30 містах понад десять країн світу. Не варто 2000 р. буде відкрито ще більше 10 трамвайних мереж, і по 100 проектів розглядаються на п’яти континентах, особливо у Азії, де потреби у громадському транспорті найбільші. Однак у реальному здійсненні проектів лідирують США, де створюються 12 мереж, Франція (10) та Велика Британія (4).

Система трамвай — поезд.

Транспортні адміністрації багатьох Європи і сподівалися Америки за останнє час почали виявляти інтерес до концепції використання їх у громадському транспорті для перевезень між центром міста Київ і пригородами чи торгівлі між центрами сусідніх міст рухомого складу, здатного звертатися по лініях як трамвайним, і магістральних залізниць. Концепція таких комбінованих транспортних систем отримав назву «трамвайпоїзд «(tramtrain). Ще десять тому неї далеко не всі замислювався, як і раніше, що у більшу частину колія трамвайних і залізничних мереж однакова і технічні проблеми, у принципі преодолимы.

Обидві системи рейкового транспорту мають подібний за конструкцією шлях збереження та засновані спільною для принципі використання зчеплення у системі колесорейок. Але вони традиційно були цілком від'єднані одне від одного й експлуатувалися по-різному, тож питання про їхнє хоча б частковому об'єднанні будь-коли возникал.

У той самий час у деяких випадках поставало єдине питання іншого планупро можливості пропуску поїздів трамвая по неиспользуемым чи мало що використовуються шляхах приміських залізничних ліній, що дозволяло б жителям найближчих передмість без пересадки потраплятимуть у центр міста. У такий спосіб приміські поїзда міг би заходити до центру міста по шляхах трамвайних ліній. Таке сполучення два види громадського рейкового транспорту починаючи з спільним використанням інфраструктури було дуже корисним підвищення ефективності роботи громадського транспорту, й створення додаткових зручностей для пасажирів за умови, природно, рішення супутніх проблем.

Потенційний ринок для транспортних систем трамвайпоїзд, судячи з прогнозів та першими результатамами реалізації зазначеної концепції, має шляхи розвитку. У Німеччині прикладом розширення трамвайній мережі з допомогою залізничних колій служать Карлсруе і Саарбрюккен, у Великій БританіїМанчестер. Вже має досвід міжнародного співробітництва у цій галузі: за цією концепцією функціонує транспортна зв’язок між Саарбрюккеном, Німеччина, і Саргемином, Франция.

Прорив у зазначеному напрямі стався вибух у другої половини 1980;х років, коли муніципалітет міста Карлсруе, Німеччина, звернувся безпосередньо до керівництву залізниць Німеччини (DBAG) з проханням розглянути питання пропуску поїздів трамвая по приблизно 20 км приміської лінії. Адміністрація міського транспорту Карлсруе (AVG) експлуатувала тоді 49 км внутрішньоміських трамвайних ліній. Першими кроками стали придбання у DBAG ділянки невикористовуваної вантажний лінії завдовжки кілька кілометрів і реконструкція її пасажирського руху. Через 4 року, у листопаді 1998 р., після досліджень, і випробувань AVG і DBAG підписали угоду вже, затверджене відповідними владою, щодо умов спільної експлуатації ділянки КарлсруеБреттен. Рух поїздів трамвая у цій ділянці було відкрито у вересні 1992 р. Ця транспортна системі поставлено назва CityLink.

Загальна довжина системи CityLink кілька перевищує 30 км. Вона містить 6,4-км лінію трамвая не більше міста Карлсруе, нову, спеціально побудовану сполучну лінію довжиною 2,8 км і експлуатована ділянку DBAG довжиною 21 км до Бреттена; з останнього ділянці рух звичайних пасажирських і вантажних поїздів триває, як й раніше. У системі використовується рухомий склад на дві системи тягового електропостачання: трамвайну 750 У постійного струму й залізничну 15кВ, 162/3Гц змінного тока.

Загальна кількість населення зони, охватываемой CityLink, становить більш 500 тис. чол., зокрема 270 тис. жителів Карлсруе. За минуле з моменту відкриття час обсяг перевезень нової транспортної системи збільшився майже 2 раза.

У 1996 р. аналогічним чином було організовано рух поїздів трамвая шляхами DBAG у бік від Карлсруедо Баден-Бадена.

Через 5 років тому після Карлсруе система комбінованого рейкового транспорту було відкрита Саарбрюккене, місті з населенням 250 тис. чол. У вересні 1997 р. введена в експлуатацію транспортна система Saarbahn довжиною 19 км у південному від Саарбрюккена напрямі, у тому числі 1 км проходить територією Франції (від кордону до Саргемина). Успішна експлуатація першою у світі міжнародного телефонного зв’язку у системі трамвайпоїзд спонукала відповідні органи до розробки інших схожих перетинів поміж містами Німеччини, Німеччині й Бельгії (МюлузФрайбург, СтрасбурКель, ЛілльТурне тощо. п.).

Реалізація цього проекту в Саарбрюккене посіла менше, ніж у Карлсруе (5 років, замість 8), попри додаткові проблеми, пов’язані з перетинанням кордону і будівництвом нового ділянки довжиною 5 км. Її успіх сприяв розгортання робіт північніше Саарбрюккена, де система Saarbahn складатиметься з 11-км ділянки лінії DBAG і нового ділянки довжиною 14 км. Є план зв’язати німецький місто Гершвайлер, й у землі Саар, з французьким Форбахом. Отже, в Сааре буде створено мережу транспортних систем трамвайпоїзд, обслуговує регіон, із населенням більш 1 млн. чел.

За перший рік тривають експлуатації системи Saarbahn (рис. 9.1) в 250-местных поїздах будівлі компанії Bombardier перевезено 8 млн. пасажирів, т. е. на 20% більше, ніж перевозили протягом року за вказаною маршруту поїзда трамвая, DBAG й автобуси, разом взятые.

[pic].

Малюнок 9.1. Поїзд транспортної системи Saarbahn в Саарбрюккене.

Середньодобовий обсяг перевезень на 10% перевищив прогнозировавшийся. Частка системи загалом пасажиропотоку досягла 50%, тоді як раніше частка приміських поїздів DBAG не перевищувала 10%.

Близько 20 міст Німеччини, мають трамвайні повідомлення, виявили інтерес до співпраці з DBAG, іншими залізничними операторами, компаніямивиготовлювачами рухомого складу у створенні аналогічних транспортних систем. Вважають, що систему трамвайпоїзд оптимальна для транспортного обслуговування регіонів з населенням майже 450 тис. чел.

Принаймні того як системи комбінованого рейкового транспорту набували зізнання у ролі повноправних учасників процесу перевезень пасажирів поруч із традиційними системами, прояснялися ці запитання і глядачі знаходилися відповіді них, але водночас підвищувалися вимоги із боку причетних транспортних адміністрацій. Компаніїоператори намагаються розв’язувати проблеми сумісності повністю незалежних, різних з думки і по-різному керованих транспортних систем в одній інфраструктурі. На думку, узгодження технічних параметрів рухомого складу, постійних споруд й пристроїв, уніфікації експлуатаційних процедур недостатньо. Потрібна більш різнобічний підхід, відповідний умовам кожного окремого случая.

Для таких транспортних систем, як трамвайпоїзд, основний проблемою залишається забезпечення безпеки при зіткненнях. Рухомий склад системи має бути користувачам поєднання якостей, властивих як трамваю (доступність, комфорт, вписування до міської середу), і поїзду (висока, зазвичай, бульшая, ніж в звичайного трамвая, швидкість, достатня пасажиромісткість, опірність ударним нагрузкам).

Останній аспект характеризується тим, що протягом багато часу вимоги до ударної міцності рухомого складу трамвая і залізниць, які забезпечують безпеку пасажирів при зіткненнях, істотно відрізнялися. Так, для вагонів поїздів магістральних залізниць величина лобовій ударної навантаження, сприймають без руйнації основний конструкції і, отже, без шкоди здоров’я пасажирів, у багатьох країнах визначено рівної 150 т. У діє понад суворі стандарти, в Азії, і Африці - менш суворі. Для вагонів трамвая з урахуванням меншою швидкість руху і ймовірності сутичок у випадку вважається достатньої опірність ударної навантаженні 50 т, причому їх кількість теж варіюється у деяких межах залежно від місцевих условий.

Різниця між 150 і 50 т і послужила, зокрема, одній з причин відсутності в SNCF планів з спільному використанню залізничної інфраструктури. Навпаки, залізниці Німеччині і Швейцарії виявили бульшую гнучкість і кілька років тому я знизили вимоги до ударної міцності рухомого складу полегшеного типу до 60 т, мотивуючи специфікою експлуатації і технічним прогресом в західних областях проектування і матеріалознавства, що дозволило, наприклад, вводити в конструкцію рухомого складу деформируемые елементи, які поглинають енергію співудару. Розроблено та інші заходи активної наукової та пасивної безпеки, щоб забезпечити достатню міцність навіть за зменшенні массы.

У рухливому складі новітніх систем трамвайпоїзд, вводимом в експлуатацію після 1997 р., вдалося поєднати експлуатаційну гнучкість двухсистемного рухомого складу транспортної системи CityLink в Карлсруе, яка йому звертатися лініями, электрифицированным різними пологах струму, і високий рівень комфорту сучасних поїздів трамвая, наприклад наявність статі зниженого рівня, що полегшує і ускоряющего посадку і висадку пассажиров.

Компании-изготовители також вводять у рухомий склад таких систем елементи внутрішнього оснащення, колись характерних лише для вагонів пасажирських поїздів, наприклад установки кондиціонування повітря, крісла з змінюваним кутом нахилу спинок, перегородки, які виділяють загалом салоні окремі купе, тощо. п.

Рухомий склад систем трамвайпотяг до Німеччини оснащується висувними сходами у вхідних дверей як компенсація різниці рівнів статі тамбурів і посадкових платформ. У тяговом привід застосовуються преосвітні встановлення і двигуни, дозволяють розвивати швидкість до 100 км/год. У той самий момент це обумовлює певне зростання вартості рухомого складу (до 4,8 млн. ньому. марок за 200-местный поїзд), віддзеркалюване на експлуатаційних витратах. Так було в Саарбрюккене підвищення рівня комфорту і виконання вимог, які забезпечують сумісність трамвая і залізних доріг, коштує 8,5 марки/поездо-км, чи 5 млн. марок на рік, що змушує збільшувати ціну кожного квитка на 0,5 марки. Проте, за загальним думці, ці витрати вважаються оправданными.

Усе пояснює, чому термін «трамвайпоїзд «стає дедалі більш звичним для адміністрацій міського громадського транспорту, й залізниць багатьох країн. Використання цю концепцію відкриває дорогу до поверненню рейкового транспорту до міст і дає можливість вирішити багато проблеми внутрішньоміських і приміських пасажирських перевозок.

10.Скоростной пасажирський трубопровод.

Цей швидкісної пассажиро-трубопровод називається FTS (Fast Tube System). Придумали його англійці. FTS є мережу труб з прокладеними у яких звичайними залізничними рейками, і навіть N-ное кількість станцій для прийому пасажиропотоку, котрий за цим трубах і планується направить.

Звісно ж, як й у описі будь-якого, транспортного проекту ХХI століття, в першу чергу, цікавим видаються глобальні гідності проекту. Вони зазвичай однакові, але на цей раз деякі назвемо: по-перше, екологія, пробки на шляхах і подібне, по-друге, це альтернатива всьому громадському транспорту і, нарешті, по-третє, FTS — дешево і не сердито. Швидко, зручно, ніяких проблем.

Винахідники пишуть, що найбільш витратним в FTS буде спорудження станцій. Все інше дурниця: прокладка труб — хоча б водогін, капсули — дешевше автомобілів. Діяти система цілком й цілком автоматично, тож і на персонал особливо витрачатися зайве. Стартові на інвестиції та вперед до фантастичним прибуткам і екологічно чистому миру.

Проектувальники придумали, що у трубах, яких має бути дві (туди, й назад), буде вакуум — адже він і забезпечить швидкість, безшумність і відсутність повітряного опору. Усередині ж, за задумом британських розробників, капсула — це система життєзабезпечення і безтурботного проведення часу з диваном, телевізором І що важливо, системою подачі повітря. Ніяких коштів управління у капсулі немає — нема чого (рис. 10.1).

[pic].

Малюнок 10.1. Конструкція пасажирського трубопровода.

Усі капсули Fast Tube System рухаються з однаковим швидкістю й у унісон. Як бути з харчуванням — розробники остаточно вагаються: вирішено, що це завжди буде електрику, та як підвести енергію доки ясно. Конструктори пишуть, що так, це «звісно, одне з головних проблем проекту », так-так ми щось придумаем.

Втім, думати зупинятися на «дрібниці «— для FTS тож багато чого придумано цікавого: дизайн станцій, наприклад, комфорт і сервіс для пассажиров.

Кожна станція зберігає у вакуумному відстійнику певна кількість капсул.

І взагалі, капсули (порожні й огрядні) циркулюють по FTS дивовижно чітко — автоматично. Для трубопроводу автори проекту придумали «Автоматичну систему управління ». Це цар і Бог FTS, їх треба прийняти як належне, та рухатися дальше.

Котрі Відважилися стати пасажирами підходять до комп’ютера, вибирають маршрут, оплачують поїздку й чекають. Вокзал є вокзал. Невдовзі голос з репродуктора під стелею оголошує, якого виходу повинні підійти від'їжджаючі — так ж, як і переговорному пункті називають номер телефонної кабины.

" Карета «подано, пасажир заходить у неї, як і ліфт, після чого вакуумна «упаковка «автоматично закривається, капсула приймає горизонтальне становище, виїжджає з станційного «апендициту «у «другу трубу », де відбувається перше прискорення, та був — в Головну трубу. 420 км/час.

Хоча автори проекту й пишуть, що у прямий трубі швидкість вище, їм відомо у тому, що труба повинна згинатися — розробили 12 варіантів изгиба.

Так, є ще кілька «дрібниць «і «головних проблем »: як-не-як, але капсулам іноді доведеться рухатися з різну швидкість — прискорюватися, сповільнюватися перед станціями — це, як пишуть конструктори — «суттєві технічні перешкоди » .

Тепер про комфорті і сервісі для пасажирів. Почнемо сіло, що з вході у капсулу «вони відчувати не більший психологічний дискомфорт, аніж за вході у ліфт ». Не буде дискомфорту і усередині: тут ідеальний штучний клімат, але в всякий випадок — кисневі маски.

Ще розглядається варіант, із подушкою безпеки — той самий, як і автомобілях: «повітряна подушка має бути досить великий, щоб фактично заповнити капсулу, в такий спосіб, зафіксувавши пасажира на поверхні затишній ліжкові у безпечному, але дуже обмеженому становищі. Проте постачання повітря після розгортання подушки міг би бути пов’язані з деякими специфічними труднощами » .

Ремені безпеки — справа суто добровільне: «у разі механічної поломки (колеса, рейки, гальма) система безпечна, якщо така поломка станеться, то наслідки дуже серйозними, як нещасний випадок у повітрі «.

Перевантаження при прискоренні і уповільнення пропонується мінімізувати за рахунок ергономіки пасажирського місця. Що стосується проблем пасажир зможе повідомити про неї у вигляді відеозв'язку, оплату виконують кредитної карткою. З допомогою все тієї ж відеозв'язку можна замовити собі таксі до станції следования.

11.Индивидуальные літальні аппараты.

Один із перших моделей мініатюрного разборного вертольота було створено компанією Hiller Helicopters 1954 року. Вона мала назву Rotorcycle, і було створено спеціально для американських військових льотчиків (рис. 11.1). Тут пілоти мали повертатися до «своїм «через лінію фронту, якщо їх літаки збили над ворожої територією. Скинутий з парашутом Rotorcycle пілоти збирали б вручну без будь-яких підручних інструментів протягом кількох минут.

Малюнок 11.1. Rotorcycle.

10 січня 1957 року досвідчений зразок Rotorcycle зріс у небо. По результатам випробувань був заключён угоду з англійським авіаційним заводом Сандерса Роя (Saunders Roe) створення ще десяти вертольотів. У результаті, до кінця 1961 року був побудовано дванадцять Rotorcycles: сім військових (XROE-1 і YROE-1) і п’ять цивільних (G-46).

Військові «вертушки «були у США для подальших випробувань, три вертольота у листопаді 1962 року мав дослідницький центр NASA (NASA Ames Moffett Field), а ще два залишилися разів у Європі. Rotorcycle і ні прийнято на озброєння — американські військові із певної причини відмовилися від цього ще до закінчення випробувань.

Наприкінці 1999 року американського ґатунку з’явилися несподівані послідовники — японська компанія «Engineering System». Вона представила свою модель GEN H- 4. 70-килограммовый пілот може літати в ній без дозаправлення виконував годинний моціон зі швидкістю до 88 км/год. Максимальний вагу, що може підняти вертоліт — 86 кг. Поглянувши на фотографії схожість моделей очевидна (рис. 11.2).

Малюнок 11.2. Мініатюрний вертоліт компанії «Engineering System».

Вертоліт наводиться в рух чотирма суперлёгкими двигунами (40 кінських сил), якщо одне із двигунів вийде з експлуатації, GEN H-4 може летіти і трьох, а екстрену посадку зробити і двух.

Кожен двигун працює автономно, і розробники вважають малоймовірною поломку всіх двигунів відразу. Але й за показ такої непередбачений випадок у комплект GEN H-4 входить парашют.

Паливо для вертольота — це суміш автомобільного бензину з олією для двухтактных двигунів у відсотковому співвідношенні 30:1. У баці поміщається від 2 до 5 галонів палива.

Представники Engineering System запевняють, що навчання для пілотів мінімальний (від дві години) і бути більше їхнього ж безпеки: управління досить нехитре. Панель управління міститься перед пілотом між двома ручками, як у мотоциклі. Основні кнопки розташовані справа й зліва: ними зручно натискати великими пальцами. Разработчики планує помістити на панелі визначник висоти, а під сидінням балони з киснем, оскільки одномісний гелікоптер зможе підніматися у сфері розрідженого повітря. Орієнтовна вартість вертольота ~ 30 000 $.

Друге пристрій для індивідуальних польотів називається ракетний ранець. Томськ називають по-різномуSmall Rocket Lift Device, Bell Rocket Belt, Personal Jetpack, Rocket Backpack, Jet Pack, Jet Flying Belt, Jet Belt, Jet Vest тощо — але достовірну інформацію звідси «засобі пересування «вкрай мало.

Хоча перший короткий проведений експеримент із розміщенням на спині порохових ракет, закарбувала ще німецька кінохроніка 1930;х (глядачі бачать швидку і жорстку «посадку «на грішну землю випробувача) — ідею технічному втіленні ракетного ранця приписують Уэнделлу Мурові цьогорічну (Wendell Moore), інженеру з американської компанії Bell Aerospace. У 1953 року Мур завів розробку ранця, який отримав тоді неромантичное назва «Маленька ракетне подъёмное пристрій «(Small Rocket Lift Device — SRLD). Першу версію SRLD в 1958 року Уэнделл Мур відчув сам.

Попри сумнівний успіх перших коротких «польотів «на невеличке відстань, розробка влаштування у Bell Aerospace тривала — були додано важелі управління, вдосконалена конструкція тощо, але зробити ранець по-справжньому безпечним усе ж таки не вдавалося. У кінцевому счёте, досягнуто 20-секундная тривалість польоту з максимальною заввишки 4,5 метра.

У 1959 року був заключён угоду з аерокосмічній компанією AerojetGeneral, яка б всебічно вивчити і випробувати його SRLD. Експериментувати з побудовою початку будівництва і компанія Reaction motors (RMI).Позже американські військові проводили переговори з Bell Aerospace щодо виготовлення SRLD і врешті-решт, угоду з Army «p.s Transportation, Research and Engineering Command (TRECOM) було підписано, а Мур став технічним директором проекту SRLD.

Після підписання угоди створили 280-фунтовый ракетний двигун, а ролі самого безпечного палива обрано перекис водню (Peroxide). Мурові цьогорічну як лётчика-испытателя SRLD тоді довелося не раз відчувати своє винахід заводу Bell в Буффало, тільки після того, як одна з таких випробувань закінчилося серйозної травмою коліна, винахіднику довелося назавжди залишити думка про польоті на своєму устройстве.

Справу передали іншому інженеру, Гарольду Грэму (Harold Graham), який продовжив випробування і 20 квітня 1961 року зробив з допомогою SRLD перший вільний політ. Грем за 13 секунд пролетів зі швидкістю 16 км/год відстань 34 метра.

Перші показові виступи відбулися 8 червня 1961 року, звісно ж, перед військовими в Fort Eustice у Вірджінії, а більш вдалою була демонстрація можливостей SRLD на галявині у Пентагона.

Потім реактивний ранець неодноразово демонстрували на виставках, ярмарках і таких заходах, включаючи політ перед президентом Кеннеді Форте Bragg.

Наприкінці 60-х Bell Rocket Belt («Ракетний пояс ») і лётчик-испытатель Білл Суитор (Bill Suitor) об'їздили майже увесь світ і дуже популярними — Суитор навіть зіграв роль кинофильме.

У 1965 року на екрани виходить фільм «Thunderball »: Джеймс Бонд надіває ракетний ранець у відповідь, що цього устрою чоловік неспроможна вважати себе джентльменом.

Проте, попри очевидну популярність, ракетний ранець що називається «не прижився ». головним чином через короткої тривалості польоту та її сумнівною безпеки. Невдовзі від ранця відмовилися і военные.

У 1969, коли Уэнделл Мур помер, Bell Aerospace переглянула свої плани щодо «Ракетного пояса «й у січні 1970 року поступилася ліцензію на продаж і виробництво устрою, на той час звавшемуся Bell Jet Belt, компанії Williams International, яка за розвиток «ранця «з метою збільшити тривалість полёта.

З того часу реактивний ранець став екзотикою. Лише інколи його використовують щодо його розваги публіки на перервах на футбольних матчах, в рекламних шоу або заради трюків у кіно. Ракетний ранець бачили присутній на відкритті Олімпійських Ігор в 1984 году.

Нині ракетні ранці, зроблені Уэнделлом Муром, зберігаються у музеї нью-йоркського Університету й у музеї університетського містечка Буффало.

Про реактивному ранці згадали лише 1995 року: група інженерів з Техасу розробила удосконалену і трохи підвищену версію, названу RB 2000 Rocket Belt. Перепроектований «пояс «дозволяв літати на 50% довше, ніж його «предок «- 30 секунд замість 20.

Ракетне паливо складається з трьох компонентів: перекису водню (hydrogen-peroxide propellant), газоподібного азоту під високим тиском (high-pressure nitrogen gas) і нітрату срібла (samarium-nitrate-coated silver), котрий діє як катализатор.

Два металевих резервуара вміщають 23 літра перекису водню. Коли пілот відкриває клапан, випущений під тиском газ азоту виштовхує пероксид до камери з каталізатором, де відбувається хімічна реакція, в результаті якої перекис водню перетворюється пар з температурою 743 градуси Цельсія. Пара виходить назовні за два зігнутих труби позаду пілота. Центр мас людини перебуває трохи нижче сопла, тому під час польоту збережуться вертикальне становище тіла. Попереду, як підлокітники у крісла, 2 ручки управління. Вони жорстко зчеплені з ранцем позаду, тоді як біля ранця є невелика свобода пересувань, може бути злегка нахиляти в різні боки. Під правої рукою регулятор потужності, управляючий реактивної струей.

Через високої температури отважившийся на політ сміливець може бути облачён в стійкий до високої температурі костюм. Сам політ триває все самі 30 секунд, а максимальна швидкість 161 км/час.

Нині жодна компанія не займається ракетними ранцями, окрім Rocket Man Inc, що у вигляді реактивних ранців випускає сумки-холодильники для напитков.

Заключение

.

Прискорення науково-технічного прогресу на транспорті у сприйнятті сучасних умовах — завдання багато планова, складна й капіталомістка, але вона повинна стати вирішеною, бо існує іншого шляхи до виходу транспорту транспорту до рівня, відповідальний всім перспективним вимогам общества.

Сучасне життя характеризується бурхливим розвитком науку й техніки вовсех сферах людської діяльності. Цей процес відбувається визначає більш швидку зміну характеру техніки і технології в усіх галузях народного господарства, зокрема й сам транспорт.

Нині науково-технічний прогрес розвивається лавиноподібно: в минулому від виникнення ідеї до його реалізації проходили століття і десятиліття, тепер — нерідко лічені годы.

У результаті відбувається швидке моральне старіння техніки, виникає необхідність всі у нових і нових відкриттях. Нові види транспорту покликані полегшити життя людини, зробивши її ще більше комфортною, та заодно від них вимагає дотримання екологічних норм, які з кожним днем стають все жестче.

Нові види транспорту, коротка характеристики яких дали у цій роботі, є лише малої частина всіх удосконалень, які зроблено людиною останні кілька років. Окремі є нині діючими системами, інші очікують запровадження експлуатацію після які йдуть нині випробувань, треті - занадто футуристичны й дорого коштують нині (але вони можуть втілитися у життя у найближчому майбутньому). Але вони вже нині допомагають суспільству вирішити ті насущні проблеми, що виникли внаслідок діяльності покупців, безліч той процес вже не можна остановить.

1. Аксьонов И. Я. Єдина транспортна система: Учеб. для вузів — М:

Высш. шк., 199.

2. Гулиа Н. В., Юрков З. Нова концепція електромобіля: Наука і - 2000 — № 2.

3. Пополов А. Індивідуальний электротраспорт ХХІ сторіччя: Наука і - 2001 — № 8.

4. Постніков Д. Електромобіль: «за» і «проти»: За кермом — 1997 ;

№ 2.

5. Пополов А. Электровелосипед сьогодні й завтра: Наука і -.

1999 — № 8.

6. Новий міської транспорт — автомобіль на рейках: MEMBRANA -.

2002 — № 1.

7. Монокар — двоколісний автомобіль: ТОВ «Скіф», 2002.

8. Каримов А. Х. Безпілотні літаки: максимум можливостей: Наука и.

Життя — 2002 — № 6.

9. Пополов А. «Сонячним» судам щасливого плавання: Наука і Жизнь.

— 2001 — № 6.

10. Измеров Про. Літак сідає на рейки: Невідомий вітчизняний монорельс.

11. Моторвагонные поїзда — альтернатива локомотивної тязі: Залізниці світу — 2002 — № 1.

12. Батисс Ф. Комбіновані системи громадського рейкового транспорту: Залізниці світу — 2000 — № 8.

13. Fast Tube System — швидкісної пасажирський трубопровід: MEMBRANA.

— 2002 — № 5.

14. Лєсков І.В. Індивідуальні літальні апарати: Кордони нескінченності - 2002 — № 1.