Майбутні транспортні засоби, якщо заборонять бензин і дизельне паливо
Фото: 1gai.ru
Як ви думаєте, скільки років у розвинених країнах будуть продаватися бензинові або дизельні автотранспортні засоби? Думаєте, що в найближчі 100 років, це не можливо? Ви вважаєте, що в наступні 30-50 років нафту як і раніше буде основним паливом у світі? Помиляєтесь. Насправді ми стоїмо на порозі неймовірного майбутнього. Насправді епоха автомобілів що працюють на бензині та дизельному паливі підходить до кінця. Справа в тому, що весь світ об’єднався за поліпшення екології планети. Тому нас чекає неминуче зникнення транспорту, які працюють на тПорадиційних джерелах енергії.
Очікується, що в найближчі 10-15 років багато країн Європи введуть повну заборону на продаж автотранспорту, який оснащений бензиновими і дизельними двигунами. Навіть США планує через 20-30 років фактично повністю перейти на автомобілі, що працюють на альтернативних джерелах енергії.
Так що є велика ймовірність того, що звичні нам транспортні засоби з двигунами внутрішнього згоряння фактично почали свій шлях до свого зникнення. Думаєте, що нашу країну це як завжди торкнеться в останню чергу. Ви помиляєтеся.
Вже сьогодні наш Уряд готує грунт для розвитку в країні автомобілів працюють не на бензині та дизайну. паливі.
На щастя для шанувальників тПорадиційних автомобілів епоха бензинових і дизельних моторів ще не пройшла. Так що давайте проаналізуємо, на яких автомобілях ми буде їздити, скажімо, через 20-30 років?
Насправді прогнозувати майбутнє не вдячна справа. Особливо, що стосується високих технологій. Але, тим не менш, зробити свій прогноз щодо розвитку автопромисловості можна. Адже для того щоб дізнатися, які транспортні засоби стануть основними джерелами пересування в найближчі 20 років, необхідно згадати історію автопромисловості, щоб оцінити шанси тих технологій, які були винайдені за останні сто років.
Дивіться також: Позашляховики з найбільшим витратою палива
Адже погодьтеся, якщо в світі почнуть забороняти використання двигунів внутрішнього згоряння, то автовиробники будуть змушені в терміновому порядку використовувати нові технології і можливо згадати старі.
Що рухає автомобілем?
Ми ще зі школи знаємо, що для руху будь-якого об’єкта необхідна енергія і сила. Так що згідно законам фізики, для руху транспортного засобу, необхідна механічна енергія. Для її отримання більш ста років тому був винайдений двигун внутрішнього згорання, який від згоряння палива перетворює енергію в механічну. В результаті вона і керує автомобілем.
Завдяки паливної системи двигун внутрішнього згоряння спалює бензин або дизельне паливо, для того щоб отримати після займання палива енергію, яка і передається на колеса.
Електричні автомобілі були популярними 100 років тому. Історія повторюється
Також більше 100 років тому в автопромисловості винайшли електромотор, що працює від чистої енергії – електрики. На відміну від бензину, електрика не потрібно якимось чином отримувати. Він, як правило, накопичується в акумуляторних батареях, встановлених на автомобіль. У підсумку електродвигун отримує постійну електричну енергію, яка перетворюється в механічну, і керує автомобілем.
Парові транспортні засоби та паровий двигун
Перший у світі паровий двигун був винайдений Дени Папеном в 1690 році (17 століття). Цей силовий агрегат оснащувався одним циліндром з поршнем. Поршень піднімав пар. Поршень опускався під дією атмосферного тиску після згущення відпрацьованого пара.
У результаті енергія пара перетворилася в механічну.
Але основну революцію в парових двигунах здійснив Джеймс Уатт, який створив вдосконалений паровий двигун з ізольованою камерою. На жаль, створити повноцінну машину Уатта не вдалося, у зв’язку з браком коштів.
Потім Ніколя-Жозеф Конью створив перший в світі рухається транспорт на механічної енергії отримується від утворення пари. Його винахід являло собою армійську візок («fardier à vapeur» – парову віз), яка була створена для перевезення для артилерійської армійської техніки. В її конструкції використовувався вдосконалений паровий двигун і котел, встановлений в носовій частині вози.
На жаль, вага вози був величезний, що робило її практично не керованою. Під час випробувань конструктори зрозуміли, що візок дуже небезпечна і часто призводить до аварій. У підсумку проект припинив своє існування.
Перша парова машина в Росії була створена в 1763 році В. І. Ползуновым, яка використовувалася для повітродувних міхів на Барнаульских заводах. Потім розробки парових машин продовжив знаменитий Іван Кулібін, які збудував чимало парових машин.
Використання парових двигунів тривало до початку 20 століття.
Головний мінус парових двигунів це коефіцієнт корисної дії, який щоб зробити вище вимагав ускладнення конструкції парового двигуна, що призводило до збільшення його ваги. У результаті транспортний засіб ставало важче, що впливало на потужність і динамічність транспорту.
В кінцевому підсумку інженери змушені були ускладнювати конструкції для збільшення паровим двигуном ККД, що в свою чергу знову призводило до збільшення маси конструкції. Загалом, це був замкнутий круг, який підтверджував, що паровий двигун не досконалий і в майбутньому це був глухий кут.
Дивіться також: Збільшується термін служби автоматичної коробки передач
У кінцевому підсумку на початку 20 століття парові машини стали поступово зникати, так як на їх зміну прийшли транспортний засоби з двигунами внутрішнього згоряння, що працюють на бензині.
Автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння
У 1863 році Ніколаус Август Отто створив двотактний атмосферний двигун внутрішнього згоряння. Двигун мав ККД в районі 15 відсотків. Запалювання здійснювалося відкритим полум’ям.
У 1886 році Карл Бенц створив перший автомобіль в світі з двигуном внутрішнього згоряння, який у своїй конструкції ґрунтувався на моторі Августа Отто. Це перший в світі автомобіль, що працює на бензині.
В 1899 році на заводі «Людвіг Нобель» побудував у Росії перший в світі дизельний автомобіль, що працює на дизельному паливі.
Саме з тих пір двигун внутрішнього згоряння, що працює на рідкому паливі, став основним у всій світової автопромисловості і залишається таким донині.
Електроавтомобілі
Найдивовижніше, що електричні автомобілі прийшли у світ майже на 50 років раніше появи автотранспорту оснащеного двигунами внутрішнього згоряння.
Примітно, що на початку 20 століття електричні транспортні засоби користувалися неймовірною популярністю, і помітно вигравали у автомобілів з бензиновими або дизельними силовими агрегатами.
Адже на відміну від бензинових або дизельних, електричні автомобілі були фактично безшумними, що дозволяло водієві і пасажирам отримувати вищий комфорт під час поїздки.
На жаль, всі ці плюси перших електричних машин, перечеркивались одним головним мінусом – маленький запас ходу.
Нагадаємо, що перший электроавтомобиль з’явився в 1841 році, який мав маленький запас ходу на одному акумуляторі (приблизно 20 км).
На жаль, більш ніж за 50 років інженери так і не придумали, як збільшити запас ходу електроавтомобілів. Наприклад, до 1920 році запас ходу електромобілів становив у середньому лише 50 кілометрів.
Крім того, існували труднощі з підзарядкою акумуляторів в звичайних умовах. У результаті поступово до 1930 році автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння фактично знищили електричні транспортні засоби. Цьому, звичайно, сприяло розвиток бензинових і дизельних двигунів, дешева вартість палива та розвиток мереж АЗС по всьому світу.
Але нещодавно автопромисловість знову згадала про цю технологію і почала бурхливий розвиток електричного транспорту, який можливо зовсім скоро, через більш ніж 100 років претендує стати основним видом транспорту на планеті.
Правда, як і понад 100 років тому автопромисловість стикається з тими ж проблемами при створенні електроавтомобілів. Головна проблема це запас ходу. Зараз більшість електроавтомобілів використовують в своїй конструкції літій-іонний акумулятор. Головний мінус цього виду батареї в її вазі і великої тривалості зарядки при досить великому запасі електроенергії для живлення електромотора.
Але справжній прорив здійснила компанія Тесла, яка створила перший у світі серійний легковий автомобіль (Tesla Model S) з великим запасом ходу. Правда для цього був створений великий і важкий акумулятор, який дуже довго заряджається. Але завдяки цьому інженерам вдалося збільшити запас ходу до 400 кілометрів.
Зараз у багатьох країнах світу (переважно в США) компанія Тесла розвиває свою власну мережу електричних заправних станцій, на яких встановлено обладнання, що дозволяє заряджати електроавтомобілі в середньому за 20-30 хвилин (зарядка до половини ємності батареї). Так що можливо завдяки поширенню електричних заправок по всьому світу в найближчі роки ми думаємо попит на електричні автомобілі буде тільки збільшуватися.
На жаль, швидше зарядити величезну акумуляторну батарею електроавтомобіля в даний момент не можливо. Адже для цього необхідно потужний зарядний пристрій, яке у світі поки не існує. Але технології продовжують розвиватися швидкими темпами і, можливо, вже скоро нас чекає прорив в області збереження електричної енергії. У цьому випадку зростання популярності електрокарів буде приголомшливим.
Атомний автомобіль Ford Nucleon
Так, так в історії людства був і такий амбітний проект.
У 1958 році Американська компанія Ford розробила концепт-кар з реальним ядерним реактором. Очікувалося, що на одному заряді радіоактивними речовинами машина могла проїхати до 8000 кілометрів.
По суті, ядерний реактор, який планувалося встановлювати на Ford Nucleon, представляв собою зменшену копію атомного реактора застосовуваний на військових підводних човнах.
В якості палива планувалося використовувати ділення урану для нагріву парогенератора, який би перетворював нагріту воду в пар. Потім пара під тиском надходив би в турбіни, які б оберталися б привід автомобіля.
На жаль, цей амбітний проект так і залишився футуристичної концепції і навряд чи коли-небудь повернеться в автосвіт.
Після аварії в Чорнобилі і на Фукусімі, ядерна енергетика вважається найнебезпечнішою в світі. Так що в найближчі 100-150 років цей вид енергії навряд чи прийде в автопромисловість.
Самобеглое транспортний засіб пересування
В 1752 році в Санкт-Петербурзі Леонтій Шамшуренков представив перед публікою самохідну візок, яка рухалася за рахунок обертання педалей. Його транспортний засіб оснащувалося ножними педалями, які за ланцюгового приводу обертали колеса самобеглого транспортного засобу.
Завдяки конструкції, сила, що витрачається на обертання педалей, збільшувалася, і колеса техніки отримували достатню енергію для розвитку не маленькій швидкості.
Дивно, але подібні транспортні засоби до цих пір випускаються в автопромисловості. У світі навіть існують різні змагання, які проводяться на подібних самобеглых автомобілях. Приклад тому недавній світовий рекорд швидкості на самобеглом транспортному засобі (швидкість трохи більше 130 км/год).
Водневі автомобілі
Що таке водневі автомобілі? Це транспортні засоби, які в якості палива використовують водень.
Перший двигун внутрішнього згоряння, що працює на водневому паливі створив Франсуа Ісаак де Ріваз в 1806 році.
Водень в автомобілях: Небезпеки і складності використання
На жаль, використання водневого палива в якості альтернативи бензину не дуже ефективно. Справа в тому, що водень швидко виводить внутрішні частини двигуна з ладу, вступаючи з компонентами двигуна у взаємодію і пошкоджуючи деталі силового агрегату за короткий термін. Також через летючості водню, паливо може проникнути у випускну систему, що призведе до його загоряння.
Так що від використання водню в якості альтернативи бензину і дизельного палива автопромисловості довелося відмовитися. Але недавно все змінилося…
У сучасному світі водневе паливо почало застосовуватися в якості джерела енергії для живлення електричних батарей. У підсумку це дозволило автовиробникам почати розробляти електричні автомобілі, що працюють від тяги електромотора. Ми вже не раз писали про водневих автомобілях БМВ та ” Тойота, які можливо в майбутньому набудуть популярності по всьому світу.
Система сучасних водневих автомобілів проста – водень, вступаючи у взаємодію з киснем, заряджає енергією акумулятор, який живить електромотор машини. В якості продукту розпаду водню машина викидає чисту воду.
Газові автомобілі з газотурбінними двигунами
В середині 20 століття деякі автомобільні компанії займалися розробками газотурбінних двигунів. Що це за силові агрегати?
Зміст роботи газотурбінних двигунів полягає у використанні енергії нагрітого газу, який стискається під тиском. У підсумку це тиск обертає лопаті турбіни. Саме тут енергія тиску газу перетвориться в механічну, що в свою чергу може рухати будь-який транспортний засіб.
Найдивовижніше, що транспортні засоби, оснащені газотурбінними двигунами, можуть в принципі працювати фактично на будь-якому відео спаленного палива. Головне щоб при згорянні палива утворювався газ.
Наприклад, машина на газовому силовому агрегаті може в якості палива застосовувати дрова, вугілля, спирт, природний газ, мазут, і багато інші джерела енергії.
На жаль, з якихось причин лише деякі автовиробники вели розробки в цій області. У підсумку зараз цей вид двигунів не застосовується на сучасних автомобілях. І це, незважаючи на те, що газотурбінні двигуни мають велику потужність в порівнянні з тПорадиційними силовими агрегатами внутрішнього згоряння.
Автомобілі, що працюють на стисненому повітрі
Думаєте що автомобілі, які рухаються на стислому повітрі це з області фантастики? Насправді немає. Подібні транспортні засоби це реальність. Наприклад, в кінці 19 століття у Франції був створений трамвай, який працював на стислому повітрі. Примітно, що цей трамвай працював на маршруті аж до 1914 року.
Як правило, в автомобілях зі стисненим повітрям використовуються балони, які закачується повітря під тиском. Потім повітря під тиском подається на пневмомотор, який і передає крутний момент на колеса.
Зараз пневмодвигуни фактично не застосовуються в автопромисловості. Але, тим не менш, вони використовуються в інших галузях промисловості. Наприклад, пневмодвигуни оснащуються різні гідравлічні системи, де потрібна велика сила стиснення при відносно малому ходу переміщення гідравліки.
Цікаво, чи є у цієї технології шанси в автопромисловості? Звичайно, є. Можливо, в майбутньому автомобільні компанії почнуть масово застосовувати пневматичні балони і пневмодвигуни. Правда, можливо, не в чистому вигляді, а в якості гібридних систем, що працюють, наприклад, в парі зі звичайними двигунами внутрішнього згоряння або з електромоторами.
Приміром, нещодавно компанія Peugeot оголосила про те, що створили першу у світі гібридну систему, яка використовує двигун внутрішнього згоряння в парі з пневмодвигуни, що працює на стислому повітрі.
За словами інженерів, ця конструкція допомагає звичайного двигуна передавати крутний момент на коробку передач, за рахунок використання енергії стисненого повітря.
В принципі технологія цього гібрида та ж, що використовується при гібридах двигун, електромотор. Тільки замість електрики, в автомобілі використовується енергія стисненого повітря.
Автомобілі з роторними двигунами
В кінці 1950-х років Вальтер Фройде і Фелікс Ванкель розробили надійну схему роторного двигуна. На відміну від двигуна внутрішнього згоряння роторний двигун використовує замість поршнів, ротор, який здійснює обертальні рухи.
У підсумку від обертання вала енергія, одержувана від згорання палива, перетворюється в механічну. Завдяки застосуванню ротора, який обертається конструкція роторного мотора набагато простіше двигуна внутрішнього згоряння, де для зворотно-поступальних рухів поршнів необхідна складна система кривошипно-шатунного механізму.
Варто відзначити, що роторні мотори при однаковому обсязі значніше могутніше двигунів внутрішнього згоряння, а також мають великий діапазон обертів силового агрегату. Головний мінус роторного двигуна це його екологічність, яку дуже важко поліпшити без істотного підвищення собівартості виробництва силового агрегату.
Остання модель Мазди з роторним двигуном: RX-8
Крім того, роторний двигун менш ремонтопрігоден, порівняно з двигунами внутрішнього згоряння, а також вимагає великих витрат на ремонт (якщо він можливий).
Саме це стало причиною фактично повного зникнення роторних моторів з автопромисловості.
Прогноз: Майбутнє автомобільного світу
Давайте підведемо підсумок. Як бачите, в автопромисловості за більш ніж 100-річну історію було придумано безліч технологій для створення автомобілів. Але, на жаль, усі транспортні засоби, створені до наших днів, не ідеальні за своєю конструкцією і в першу чергу екологічно не чисті.
Прогнозуючи майбутнє автомобільного світу, вже сьогодні можна зробити однозначний висновок, що протягом 20-30 років ми будемо бачити бурхливе зростання електричних (можливо і водневих) автомобілів, які будуть з кожним роком ставати все технологічно складніше.
Завдяки електронним інновацій, також можна з упевненістю сказати, що вже через 20-30 років автомобілі стануть більш розумніший і складніше. Так очікується, що до 2030 року кількість автомашин у світі, оснащених повним автопілотом, складе близько 20-35 відсотків.
Огляд: Порше представила «вбивцю» Tesla, повністю електричний Mission E
Так що нас чекає дивовижне майбутнє, яке не могли собі уявити навіть найсміливіші футурологи і фантасти.
