Статьи

Технологии в мире автомобилей, устройство автомобиля будущего

Технологии в мире автомобилей, устройство автомобиля будущего

Не так давно посетив автосалон в Детройте, мой мозг наполнился новыми, свежими идеями и технологиями, которые будут использоваться в строении автомобилей будущего. Mercedes-Benz продемонстрировал полностью автономный автомобиль люксовой концепции F015 Luxury in Motion в Лас-Вегасе. Не отстают и конкуренты, Buick, Chevrolet, Hyundai, Infiniti и Volkswagen представили концепции спортивных возможностей современного автомобиля будущего.

С каждым годом автомобильные концерны крупными шагами, я бы даже сказал прыжками, реализуют новые технологические решения. Давайте же проанализируем, какие технологии останутся лишь на бумаге, а какие будут использоваться уже через 5-7 лет. Давайте рассмотрим топ 20 ведущих технологических предложений, которые мы сможем увидеть в ближайшие годы.

Автономный автомобиль

 

Концепт автомобиля CarbonMercedes-Benz уже готов доказать нам, что автономное транспортное средство - это не выдумка и вскоре мы сможем увидеть его в движении.

Системы драйверов, относящиеся к автономной технологии управления транспортным средством, предусматривает восприятие команд водителя и не принимает собственных решений без его участия. Но, не долго, осталось ждать, когда на рынке появятся полностью автономные автомобили, которые будут выполнять функции безопасного транспортного средства и вопросы управления возьмут полностью под свой контроль. Такой поворот событий оставит принятие окончательного решения не за водителем транспортного средства, а за искусственным интеллектом.

 

Биометрический доступ к автомобилю.

Доступ к автомобилю является приоритетным в вопросах охранных систем автомобилей. В последние годы мы видим достаточно интересные предложения от оригинальных ключей и систем безключевого доступа. К тому же для запуска двигателя автомобиля вскоре и вовсе может, не понадобится ключ. Разрабатываются решения, которые будут учитывать отпечатки пальцев владельца автомобиля, считывание роговицы глазного яблока. В этих новшествах имеется некоторая схожесть с развитием технологий новых гаджетов.

Сканирование и отслеживание транспортных средств.

Страховые компании и некоторые правительства уже заявляют о необходимости введения дополнительных сборов, исходя из того, сколько миль преодолело транспортное средство. К 2020 году страховые компании будут делать скидки тем автомобилистам, которые согласны с таким нововведением. Отслеживание всех систем драйверов может быть достаточно спорным вопросом и не ужиться среди водителей.

 

Active Window Displays - технология Head-Up Display (HUD) прошла долгий и длинный путь прежде чем стать реальностью. Совершенствуясь от тусклых, размытых зеленых цифр, которые проецировались на их ветровые стекла 20 лет назад. Но уже к 2020 году мы надеемся увидеть активное стекло, способное отображать яркие и четкие изображения. Представьте себе навигационную систему, которая на самом деле выделяет следующий поворот (как видно из вашей перспективы, через лобовое стекло) по мере приближения к нему.

Удаленное отключение автомобиля

Функция удаленного закрытия автомобиля - эта технология уже тестируется, и OnStar регулярно ее использует. В последние годы телематическая компания уже закрыла сотни украденных автомобилей, быстро направив полицейские подразделения к нарушителям (хотя большинство водителей до сих пор не знают, что такая услуга доступна. 2020 год станет началом новой эры развития для дистанционных систем закрытия транспортных средств. Такой подход контроля за транспортным средством войдет в общественное сознание, что позитивно скажется на борьбе с угонами.

Активный мониторинг состояния здоровья водителя автомобиля.

Компании разрабатывают идею датчиков ремней безопасности или рулевого колеса, которые отслеживают статистику естественного движения, Объедините это с базовой автономной технологией, и у вас есть автомобиль, который может вытащить и вызвать фельдшеров, когда у водителя сердечный приступ.

Четырехцилиндровый суперкар – двухтурбинные двигатели V6 сможет выдавать более 600 лошадиных сил, фишкой такого автомобиля станет легкий корпус из углеродного волокна.

Smart / PersonalizedIn-CarMarketing – полное подключение к Интернету, что позволит водителю иметь все информационные данные об обстановке на дороге, происшествиях, заторах, изменение погоды, ближайших сервисных центрах и даст доступ к другой полезной информации.

Переконфигурируемые панели кузова. В настоящее время небольшая категория внедорожников демонстрирует повышенный спрос, в то время как продажи грузовиков растут не по дням, а по часам. Представьте, что вы можете быть владельцем автомобиля, который трансформируется. Представьте себе внедорожник с легкими панелями кузова и усовершенствованными двигателями, которые втягивают крышу и боковое стекло в нижние панели кузова. Грузовик и внедорожник в одном транспортном средстве. Это вполне реализуемые вещи.

КУЗОВНЫЕ ДОМКРАТЫ

КУЗОВНЫЕ ДОМКРАТЫ

Кузовные домкраты. Кузовной домкрат имеет гидравлический привод. Он состоит из самого механического домкрата (распорки), гидравлического насоса с ручным приводом и шланга, соединяющего эти детали. Так как это устройство довольно дорого, то нет смысла покупать его для единовременной работы. Его можно взять напрокат в кузовной мастерской.

Кузовные домкраты

Кузовной домкрат имеет ряд приспособлений, которые позволят вам выполнить разнообразные работы на кузовных деталях. Под действием гидравлического насоса (показан справа) развивается постоянное усилие порядка нескольких сотен килограмм для выдавливания или вытягивания неподатливых вмятин для придания прежней формы поврежденной панели.

Сам по себе кузовной домкрат бесполезен. Он вытягивает или выдавливает в противоположных направлениях одновременно. Один конец домкрата упирается в мощный элемент рамы или в соседнюю деталь кузова. Другой конец упирается в поврежденную область, что позволяет придать поврежденному листовому металлу нужную форму. Это звучит просто, но очень легко выдавить опорный элемент вместо поврежденного участка. Поэтому планируйте заранее, как вы будете использовать кузовной домкрат.

Для выдавливания переднего края крыла вперед используются домкрат, удлинения и плоские подкладки. Когда вмятина выбивается с помощью молотка, то существует тенденция повреждения металла сжатие молекул, а не их растяжение. При этой работе металл затвердевает. Подобная ситуация может иметь место при приложении большого усилия для выдавливания вмятины с помощью гидравлического домкрата. Даже если выдавливание крыла для придания ему некоторого подобия оригинальной формы может быть и легким, проведение окончательного ремонта может быть затруднительным или вообще невозможным. Одним из способов обойти эту трудность является вытягивание вместо выдавливания.
Вытягивание всегда является лучшим методом при перемещении металла. Это особенно справедливо для больших панелей кузова |с внутренней структурой, таких как крыша или панели в задней части кузова. При ударах молотком или выдавливании усилие концентрируется в малой области. Вытягивание металла уменьшает эту тенденцию, что приводит к меньшей деформации и к меньшим затруднениям во время работы.
Определение правильных мест для упирания домкрата при вытягивании вмятины на листовом металле включает в себя некоторые уточнения: правильный угол упора, реакция при подъеме, изменения в характере поверхности и возможные затруднения в работе. Устанавливайте домкраты так, чтобы наибольшее усилие прикладывалось к поврежденной области. Как указывалось выше, имейте в виду, что домкрат развивает такое же усилие в противоположном направлении, поэтому выбирайте крепкое место для опоры.
Складка на металле будет иметь места, трудные для обработки из-за перемещения металла. Когда металл вытягивается для возвращения ему прежней формы, то поврежденную область нужно обработать ручными инструментами перед тем как ослабить усилие домкрата. В связи с этим удерживайте металл под натяжением при его обработке рихтовочным молотком и наковальней. Когда усилие домкрата снимается, то правильная форма металла должна сохраниться.

Возможности кузовных домкратов
Возможности кузовных домкратов активно рекламируются в магазинах принадлежностей для кузовного ремонта. Но помните, что нужно работать медленно. Не пытайтесь спешить. Перемещайте металл понемногу за один раз, затем делайте паузу и смотрите на результат. Визуально проверяйте место крепления домкрата. Проверьте: не повреждены ли другие части кузова? Не переместились ли они? Есть ли разорванные области? Это легко происходит.
В некоторых случаях металл затвердевает так, что невозможно выдавить или вытянуть вмятину, не порвав металл. Когда такой случай имеет место, то в дело вступает газовая горелка. При приложении усилия к металлу нагрейте его до темно-красного цвета. Небольшое дополнительное усилие или просто удар рихтовочным молотком переместит металл, не разрывая его. Поэтому постоянно имейте в виду наше предупреждение: работайте медленно! Передний край крыла выдавливается в области складки. Обратите внимание на расположение конца домкрата. Для предотвращения разрыва металла из-за его затвердевания выправляемая область нагревается при приложении усилия от домкрата. Нагрев используется для помощи при выправлении скрученного фланца в передней части крыла. При кузовном ремонте используется все. Мастер ислользует брусок твердого дерева размером 2,5x10 см, чтобы добраться до складки внутри крыла. Обратите внимание, что кузовной домкрат по-прежнему на месте. Он останется на месте, пока не будет закончена работа.  Металл иногда разрывается даже при осторожном обращении. Мастер заваривает разрыв и делает дополнительный ремонт перед тем как продолжить. Обратите внимание на зажимы, которые удерживают фланцы натянутыми, преодолевая усилие от усилительного элемента крыла.
Крыло начинает приобретать прежнюю форму. Области, которые непосредственно не обрабатывались, приобрели прежние контуры, в том числе и складка в верхней части над проемом для колеса. Рихтовка молотком и наковальней и шпаклевка (обсуждаются далее в этой главе) сделают крыло готовым к грунтовке и покраске.

Теперь крыло выглядит как новое.
Замечание; Если вам нужно оставить крыло неокрашенным на время более 24 часов, то его нужно загрунтовать для предотвращения появления ржавчины. Грунтовка предотвратит появление ржавчины всего лишь в течение нескольких дней из-за того, что она поглощает влагу. Поэтому установите крыло и покрасьте его как можно быстрее.

Оборудование для моечных работ

Оборудование для моечных работ

Оборудование для уборочно-моечных работ. Трудоемкость УМ -60 - 70% общей трудоемкости ЕО. Работы эти грязные, неприятные, поэтому их механизация очень нужна. Для уборки кабин и салонов легковых автомобилей и автобусов применяют различные промышленные пылесосы, рассчитанные на длительный режим работы и дающие разрежение не менее 1 м вод. ст. (10 кПа). Для уборки автобусов используют стационарные вакуумные установки большой мощности. С помощью передвижных рам их подсоединяют к передним дверям автобусов и создают внутри кузова разрежение. Воздух, который с большой скоростью засасывается через немного приоткрытые окна, увлекает пыль, мусор и бумажки в специальный приемник.


При механизированной мойке трудоемкость моечных работ снижается в 10 раз. Нужно меньше мойщиков, намного лучше условия их работы. Первая ступень механизации - применение шланговых установок с собственными насосами. За счет высокого давления воды и использования специальных сопел получается струя высокой энергии, которая хорошо отбивает грязь с поверхности. Этот же метод используется на стационарных струйных установках для мойки грузовых автомобилей и всех машин снизу. Эти установки обычно представляют собой комплект стволов, установленных в правильно выбранных местах общей камеры и смонтированных на качающихся рамках - так обеспечивается полный охват всех поверхностей с определенным перекрытием - мойка производится струями, которые могут попадать в одну точку из разных сопел и под разными углами.
Важная проблема струйных установок - большой расход воды (ее стоимость достигает 80 - 85% всех затрат на мойку). Его можно уменьшить, правильно подбирая давление, диаметр и профиль сопла. В современных шланговых установках широко применяют добавки моющих средств и подогрев воды - это позволяет мыть не только наружные поверхности, но и двигатель при очень скромном расходе воды.

Щеточные установки

Для мытья легковых автомобилей и автобусов применяют щеточные установки. Щетки установлены на качающихся рычагах, что позволяет им обходить поверхности сложной формы: горизонтальная щетка обходит контур легкового автомобиля. Вода подается через сопла коллектора, установленного на рамке щетки. Поточная линия УМ легковых автомобилей имеет первый пост внутренней уборки салона, далее стоят установки для мойки дисков колес, автоматическая щеточная установка, за ней - пост ручной домывки кузова, рамки для ополаскивания, установка для сушки (обдува) автомобиля и пост полировки кузова. В зависимости от требуемой производительности число постов может меняться.
Расход воды при регулярной мойке велик. В то же время по всей Земле ощущается нехватка пресной воды. В обозримом будущем эта проблема может стать острее, чем нехватка нефти. Поэтому на крупных моечных станциях необходимо обеспечивать многоразовое использование воды. Для этого строят системы очистки, отстоя и хранения технической воды. Очистка выполняется в бензомаслоуловителях, после чего вода через фильтры поступает в подземные резервуары. Воду можно очищать с помощью химических веществ, вызывающих коагуляцию - свертывание в хлопья веществ, находящихся в коллоидном состоянии.
В отстойниках быстро собирается грязь (10 - 12 кг грязи с каждого автомобиля, 3 - 5 г масла), их приходится вычищать, а шлам вывозить.
На поточных линиях ЕО автомобили перемещают толкающим конвейером.

 

РАЗВИТИЕ АВТОМОБИЛЕЙ

РАЗВИТИЕ АВТОМОБИЛЕЙ

Факторы, обусловливающие научно-технический прогресс. Сегодня направление развития гражданской техники, в том числе развитие автомобилей, определяется сложным комплексом социальных, экономических и природных факторов. Среди последних нужно выделить, с одной стороны, сокращающиеся запасы нефти и природного газа, с другой - все более ясно осознаваемые экологические требования:

1) необходимость сохранения атмосферы (и гидросферы) чистой от токсичных веществ;

2) необходимость сохранения теплового баланса атмосферы.

Пути к этому:



1) сокращение расхода углеродного топлива с выбросом продуктов неполного сгорания и С02;


2) переход на топливо, не содержащее углерод;


3) повышение КПД всех систем преобразования энергии, в том числе на транспорте;


4) сокращение потребления энергии на нужды людей.

Развитие общества и техники использует все эти пути. Одно из направлений - более широкое использование трубопроводного и водного транспорта. Интенсивно развивается техника в области монорельсового транспорта на магнитной подушке. Это электрическое транспортное средство с малыми потерями на качение. Сдерживает его развитие пока дороговизна сверхпроводящих магнитов, которые должны обеспечить высокую экономичность монорельсового транспорта. Однако уже есть серьезные достижения в области «теплой» сверхпроводимости. Удалось получить ее не при температурах жидкого гелия, а при температурах жидкого азота. Были сообщения и о более высоких температурах. Работают первые такие системы, но пока на уровне не промышленных (коммерчески выгодных), а демонстрационных образцов.

Перспективы и  развитие автомобилей 

Экономическая   ситуация заставляет общество шире использовать сегодняшние возможности. Одна из них - общественный транспорт. В США интерес к нему резко возрос во время энергетического кризиса 70-х годов, когда страны-члены ОПЕК сильно повысили цены на нефть. Тогда началась повсеместная борьба за экономию энергии, в том числе расширились автобусные перевозки в крупных городах. Нечто похожее мы наблюдаем сейчас у себя: увеличение цен на таксомоторные перевозки привело к тому, что начала интенсивно развиваться сеть маршрутных такси. Это более гибкий и удобный для пассажиров вид транспорта, чем традиционные автобусы. И тем не менее, люди все равно будут стремиться иметь личный легковой автомобиль. Для одних это символ престижа и положения в обществе, для других - средство повышения собственной независимости.
В области грузовых перевозок развитие автомобильного транспорта идет по двум линиям: использование АТС все большей грузоподъемности на дальних и массовых перевозках и широкое распространение малотоннажных АТС для мелкопартионных перевозок, обслуживающих торговлю и население.
Таким образом, в ближайшие годы нельзя ожидать революционных изменений на автотранспорте, пока не достигнут уровня конкурентоспособности двигатели, использующие альтернативные виды топлива, в первую очередь - водород. Здесь наметились интересные перспективы, связанные с применение топливных элементов, которые преобразуют топливо (водород или метанол) в электрический ток, исключая необходимость в ДВС.
Принцип действия топливного элемента. Через анод проходит молекулярный водород Н2. Слой катализатора разлагает его на положительные ионы (протоны) и отрицательные электроны. Ионы через электролит поступают на сторону катода, за счет чего анод заряжается отрицательно.

А сам катод заряжается ионами положительно. Таким образом, между катодом и анодом возникает напряжение, которое можно использовать. Свободные электроны поступают на катод не через электролит, а через внешнюю цепь. На катоде за счет реакции протонов с молекулами кислорода образуется вода, покидающая ячейку в парообразном состоянии. В топливных элементах с ПОМ (протонообменной мембраной) [РЕМ (Proton Exchange Membrane)] электролит представляет собой полимерную мембрану со слоем платины толщиной порядка десятых долей миллиметра. На аноде газообразный водород диффундирует через пористый слой платины до тех пор, пока не происходят столкновения с частицами платины. Платина способствует разложению молекулы водорода на атомы. После этого каждый атом водорода становится способным отдать электрон, чтобы получился ион Н+, который и требуется для дальнейшего хода процесса.

Поиск альтернативного катализатора имеет  еще  цель - заменить чрезвычайно дорогую платину.
Энергетически это выгодный вариант: КПД топливного элемента 50%, КПД электродвигателя и привода (трансмиссия + колеса) 75%. Для сравнения: дизель с приводом 25%, бензиновый двигатель с приводом 23%. Однако сегодня это пока дальняя перспектива. Намного реальнее применение так называемого гибридного привода -сочетание ДВС и электродвигателя.

Различают два типа гибридного привода: 

последовательный и параллельный, Последовательный: ДВС, генератор постоянного тока, тяговые электродвигатели. Такой привод имел, например, автобус ЗИС-154. Основное достоинство; не нужна коробка передач, электродвигатель постоянного тока сам меняет частоту вращения, приспосабливаясь к фактической нагрузке. Главный недостаток: ДВС должен иметь всю необходимую мощность и работать в переменных режимах, но без прямой связи с колесами. Параллельный привод: ДВС, обратимая электромашина, АКБ, автоматическая коробка передач. В городе привод идет чисто электрический, от АКБ; на трассе возможен прямой привод от ДВС. Но наибольшие выгоды дает совместная работа: ДВС на экономичных оборотах работает параллельно на привод колес и на генератор, заряжая АКБ. При ускорениях электромашина потребляет энергию от АКБ и помогает тепловому двигателю. При торможениях электромашина работает в режиме генератора, подзаряжая АКБ, параллельный привод дает в городском цикле выигрыш по затратам энергии до 35%. Уже имеются серийные автомобили с таким приводом, например, Toyota Prius, которая выпускается с 1997 г., а теперь поступает не только в Японию, но и в Швейцарию.

Идут поиски в области применения вместо АКБ маховичных накопителей и «суперконденсаторов». Маховики уже давно используются на транспорте, хоть и в малых масштабах. Так, в Швейцарии еще в 1954 г. эксплуатировались «жиробусы» - маховичные троллейбусы: на остановках водитель поднимает штанги, подключаясь к трехфазной сети, раскручивает маховик; затем: штанги опускают и до следующей остановки троллейбус едет на маховике, причем при разгоне, движении по прямой и на подъем энергия потребляется, а при торможениях и на спусках маховик подзаряжается. В СССР в этой области много работал проф. Н.В. Гулиа из Курска; он предложил особую конструкцию маховика - с наматывающейся лентой (это решает проблемы сопряжения вращающегося маховика с неподвижными колесами и наоборот). Был создан маховичный автобус очень любопытной схемы. Главным его недостатком была необходимость выдерживать одинаковое расстояние между остановками - 800 м.

Внедрение этих и других новшеств, разработанных уже давно, сдерживалось инертностью крупносерийного производства. Однако близкие социальные, природные и экономические перспективы заставляют искать выход из уже созревших и надвигающихся проблем. Тон в этих поисках задает законодательство штата Калифорния, где строже всего требования по экологической безопасности. Оттуда постепенно эти требования распространяются по всем США, а далее и по всему миру.


Перспективы в области технической эксплуатации

В странах бывшего СССР изменение социальной обстановки привело к резкому сокращению объемов производства в тяжелой промышленности и промышленном строительстве. Это в несколько раз снизило объем перевозок и привело к краху крупных грузовых и автобусных АТП (не работают заводы - не нужно возить рабочих). Оставшиеся предприятия, перегруженные неиспользуемыми  основными фондами, не выдерживают конкуренции с новыми мелкими АТП, у которых намного меньше накладные расходы. Это, безусловно, сказывается на политике и качестве в области ТОР. Первое время карликовые АТП могут себе позволить такое, пока эксплуатируют новые автомобили. Однако в близком будущем им придется заняться проблемой ТОР всерьез - и здесь придется идти на строительство частных или кооперативных СТО и БЦТО для грузовиков и автобусов. Будет дальше развиваться сеть СТО для легковых автомобилей, повторяя путь, уже пройденный за рубежом: все большее число городских СТО, создание сети придорожных СТО и службы доставки поврежденных автомобилей на СТО (типа «Авто-СОС»), Как и в других отраслях, «малый бизнес» будет уступать место богатым крупным компаниям, которым будет по карману вытеснение конкурентов за счет более низких, цен. Другим способом привлечь клиентов станет оснащение станций современным контрольным и регулировочным оборудованием. Широкое внедрение бортовых средств диагностирования затрагивает; не весь автомобиль, а только его системы, охватываемые автоматическим управлением. Внешние средства диагностирования будут сохраняться :еще очень долго.
Развитие автомобилей новых типов двигателей и приводов приведет к появлению в автосервисе новых специальностей, массовому спросу на электриков и химиков.

Можно ожидать постоянного ужесточения требований БД и экологической безопасности со стороны государства и усиления контроля за качеством ТОР со стороны общественных организаций типа Общества охраны прав потребителей (за рубежом это мощная сила).

Можно полагать, что первая половина XXI века будет ознаменована на автотранспорте многими, вероятно, революционными изменениями, свидетелями и активными участниками которых станут сегодняшние студенты.