На чем мы будем ездить в будущем

Будущие транспортные средства, если запретят бензин и дизельное топливо.

 

Фото: 1gai.ru

Как вы думаете, сколько лет в развитых странах будут продаваться бензиновые или дизельные автотранспортные средства? Думаете, что в ближайшие 100 лет, это не возможно? Вы считаете, что в следующие 30-50 лет нефть по-прежнему будет главным топливом в мире? Ошибаетесь. На самом деле мы стоим на пороге невероятного будущего. В действительности эпоха автомобилей работающих на бензине и дизельном топливе подходит к концу. Дело в том, что весь мир объединился за улучшение экологии планеты. Поэтому нас ждет неизбежное исчезновение транспорта, которые работают на традиционных источниках энергии. 

 

Ожидается, что в ближайшие 10-15 лет многие страны Европы введут полный запрет на продажу автотранспорта, который оснащен бензиновыми и дизельными двигателями. Даже США планирует через 20-30 лет фактически полностью перейти на автомобили, работающие на альтернативных источниках энергии. 

Так что есть большая вероятность того, что привычные нам транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания фактически начали свой путь к своему исчезновению. Думаете, что нашу страну это как всегда коснется в последнюю очередь. Вы ошибаетесь.

Уже сегодня наше Правительство готовит почву для развития в стране автомобилей работающих не на бензине и диз. топливе. 

К счастью для поклонников традиционных автомобилей эпоха бензиновых и дизельных моторов еще не прошла. Так что давайте проанализируем, на каких автомобилях мы будет ездить, скажем, через 20-30 лет?

 

На самом деле будущее прогнозировать не благодарное дело. Особенно, что касается высоких технологий. Но, тем не менее, сделать свой прогноз по развитию автопромышленности можно. Ведь для того чтобы узнать, какие транспортные средства станут основными источниками передвижения в ближайшие 20 лет, необходимо вспомнить историю автопромышленности, чтобы оценить шансы тех технологий, которые были изобретены за последние сто лет. 

Ведь согласитесь, если в мире начнут запрещать использование двигателей внутреннего сгорания, то автопроизводители будут вынуждены в срочном порядке использовать новые технологии и возможно вспомнить старые. 

 

Что движет автомобилем?

 

Мы еще со школы знаем, что для движения любого объекта необходима энергия и сила. Так что согласно законам физики, для движения транспортного средства, необходима механическая энергия. Для ее получения более ста лет назад был изобретен двигатель внутреннего сгорания, который от сгорания топлива преобразует энергию в механическую. В итоге она и движет автомобилем. 

Благодаря топливной системе двигатель внутреннего сгорания сжигает бензин или дизельное топливо, для того чтобы получить после воспламенения топлива энергию, которая и передается на колеса. 

 

Также более 100 лет назад в автопромышленности изобрели электромотор, который работает от чистой энергии — электричества. В отличие от бензина, электричество не нужно каким-то образом получать. Он, как правило, накапливается в аккумуляторных батареях, установленных на автомобиль. В итоге электродвигатель получает постоянную электрическую энергию, которая преобразуется в механическую, и движет автомобилем. 

 

Паровые транспортные средства и паровой двигатель

 

Первый в мире паровой двигатель был изобретен Дени Папеном в 1690 году (17 век). Этот силовой агрегат оснащался одним цилиндром с поршнем. Поршень поднимал пар. Опускался поршень под действием атмосферного давления после сгущения отработанного пара. 

В итоге энергия пара преобразовалась в механическую. 

 

Но основную революцию в паровых двигателях совершил Джеймс Уатт, который создал усовершенствованный паровой двигатель с изолированной камерой. К сожалению, создать полноценную машину Уатту не удалось, в связи с нехваткой денежных средств. 

 

Затем Николя-Жозеф Конью создал первый в мире движущийся транспорт на механической энергии получаемой от образования пара. Его изобретение представляло собой армейскую повозку («fardier à vapeur» — паровую телегу), которая была создана для перевозки для артиллерийской армейской техники. В ее конструкции использовался усовершенствованный паровой двигатель и котел, установленный в носовой части повозки. 

К сожалению, вес повозки был огромен, что делало ее практически не управляемой. Во время испытаний конструкторы поняли, что повозка очень опасна и часто приводит к авариям. В итоге проект прекратил свое существование.

 

Первая паровая машина в России была создана в 1763 году И. И. Ползуновым, которая использовалась для воздуходувных мехов на Барнаульских заводах. Затем разработки паровых машин продолжил знаменитый Иван Кулибин, которые построил немало паровых машин.

 

Использование паровых двигателей продолжалось до начала 20 века. 

Главный минус паровых двигателей это коэффициент полезного действия, который чтобы сделать выше требовал усложнения конструкции парового двигателя, что приводило к увеличению его веса. В итоге транспортное средство становилось тяжелее, что влияло на мощность и динамичность транспорта.

 

В конечном итоге инженеры вынуждены были усложнять конструкции для прибавки паровым двигателем КПД, что в свою очередь снова приводило к увеличению массы конструкции. В общем, это был замкнутый круг, который подтверждал, что паровой двигатель не совершенен и в будущем это был тупик. 

 

В конечном итоге в начале 20 века паровые машины стали постепенно исчезать, так как на их смену пришли транспортное средства с двигателями внутреннего сгорания, работающие на бензине.

 

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания

 

В 1863 году Николаус Аугуст Отто создал двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел КПД в районе 15 процентов. Зажигание осуществлялось открытым пламенем. 

В 1886 году Карл Бенц создал первый автомобиль в мире с двигателем внутреннего сгорания, который в своей конструкции основывался на моторе Аугуста Отто. Это первый в мире автомобиль, работающий на бензине. 

 

В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построил в России первый в мире дизельный автомобиль, работающий на дизельном топливе. 

Именно с тех пор двигатель внутреннего сгорания работающего на жидком топливе, стал основным во всей мировой автопромышленности и остается таковым по сей день.

 

Электроавтомобили

 

Самое удивительное, что электрические автомобили пришли в мир почти на 50 лет раньше появления автотранспорта оснащенного двигателями внутреннего сгорания. 

Примечательно, что в начале 20 века электрические транспортные средства пользовались невероятной популярностью, и заметно выигрывали у автомобилей с бензиновыми или дизельными силовыми агрегатами. 

 

Ведь в отличие от бензиновых или дизельных, электрические автомобили были фактически бесшумными, что позволяло водителю и пассажирам получать высший комфорт во время поездки. 

 

К сожалению, все эти плюсы первых электрических машин, перечеркивались одним главным минусом — маленький запас хода. 

 

Напомним, что первый электроавтомобиль появился в 1841 году, который имел маленький запас хода на одном аккумуляторе (примерно 20 км).

К сожалению, более чем за 50 лет инженеры так и не придумали, как увеличить запас хода электроавтомобилей. Например, к 1920 году запас хода электромобилей составлял в среднем только 50 километров.

 

Кроме того, существовали сложности с подзарядкой батарей в обычных условиях. В итоге постепенно к 1930 году автомобили с двигателями внутреннего сгорания фактически уничтожили электрические транспортные средства. Этому, конечно, способствовало развитие бензиновых и дизельных двигателей, дешевая стоимость топлива и развитие сетей АЗС по всему миру. 

Но недавно автопромышленность снова вспомнила об этой технологии и начала бурное развитие электрического транспорта, который возможно совсем скоро, спустя более чем 100 лет претендует стать основным видом транспорта на планете. 

 

Правда, как и более 100 лет назад автопромышленность сталкивается с теми же проблемами при создании электроавтомобилей. Главная проблема это запас хода. В настоящий момент большинство электроавтомобилей используют в своей конструкции литий-ионный-аккумулятор. Главный минус этого вида батареи в ее весе и большой продолжительности зарядки при достаточно не большом запасе электроэнергии для питания электромотора. 

 

Но настоящий прорыв осуществила компания Тесла, которая создала первый в мире серийный легковой автомобиль (Tesla Model S) с большим запасом хода. Правда для этого был создан большой и тяжелый аккумулятор, который очень долго заряжается. Но благодаря этому инженерам удалось увеличить запас хода до 400 километров. 

 

В настоящий момент во многих странах мира (преимущественно в США) компания Тесла развивает свою собственную сеть электрических заправочных станций, на которых установлено оборудование, позволяющее заряжать электроавтомобили в среднем за 20-30 минут (зарядка до половины емкости батареи). Так что возможно благодаря распространению электрических заправок по всему миру в ближайшие годы мы думаем спрос на электрические автомобили будет только увеличиваться.

 

К сожалению, быстрее зарядить огромную аккумуляторную батарею электроавтомобиля в настоящий момент не возможно. Ведь для этого необходимо мощное зарядное устройство, которое в мире пока не существует. Но технологии продолжают развиваться быстрыми темпами и возможно уже скоро нас ждет прорыв в области сохранения электрической энергии. В этом случае рост популярности электрокаров будет ошеломляющим.

 

Атомный автомобиль Ford Nucleon

 

Да, да в истории человечества был и такой амбициозный проект.

В 1958 году Американская компания Форд разработала концепт-кар с реальным ядерным реактором. Ожидалось, что на одном заряде радиоактивными веществами машина могла проехать до 8000 километров. 

 

По сути, ядерный реактор, который планировалось устанавливать на Ford Nucleon, представлял собой уменьшенную копию атомного реактора применяемый на военных подводных лодках.

В качестве топлива планировалось использовать деление урана для нагрева парогенератора, который бы преобразовывал нагретую воду в пар. Затем пар под давлением поступал бы в турбины, которые бы вращали бы привод автомобиля.

 

К сожалению, этот амбициозный проект так и остался футуристической концепцией и вряд ли когда-либо вернется в автомир. 

После аварии в Чернобыле и на Фукусиме, ядерная энергетика считается самой опасной в мире. Так что в ближайшие 100-150 лет этот вид энергии вряд ли придет в автопромышленность. 

 

Самобеглое транспортное средство передвижения

 

В 1752 году в Санкт-Петербурге Леонтий Шамшуренков представил перед публикой самоходную коляску, которая двигалась за счет вращения педалей. Его транспортное средство оснащалось ножными педалями, которые по цепному приводу вращали колеса самобеглого транспортного средства.

 

Благодаря конструкции, сила, затрачиваемая на вращение педалей, увеличивалась, и колеса техники получали достаточную энергию для развития не маленькой скорости. 

Удивительно, но подобные транспортные средства до сих пор выпускаются в автопромышленности. В мире даже существуют различные соревнования, которые проводятся на подобных самобеглых автомобилях. Пример тому недавний мировой рекорд скорости на самобеглом транспортном средстве (скорость чуть более 130 км/час).

 

Водородные автомобили

 

Что такое водородные автомобили? Это транспортные средства, которые в качестве топлива используют водород. 

Первый двигатель внутреннего сгорания работающего на водородном топливе создал Франсуа Исаак де Риваз в 1806 году.

 

К сожалению, использование водородного топлива в качестве альтернативы бензину не очень эффективно. Дело в том, что водород быстро выводит внутренние части двигателя из строя, вступая с компонентами двигателя во взаимодействие и повреждая детали силового агрегата за короткий срок. Также из-за летучести водорода, топливо может проникнуть в выпускную систему, что приведет к его возгоранию. 

Так что от использования водорода в качестве альтернативы бензину и дизельному топливу автопромышленности пришлось отказаться. Но недавно все изменилось…

 

В современном мире водородное топливо начало применяться в качестве источника энергии для питания электрических батарей. В итоге это позволило автопроизводителям начать разрабатывать электрические автомобили, работающие от тяги электромотора. Мы еже не раз писали о водородных автомобилях БМВ и Тойота, которые возможно в будущем приобретут популярность по всему миру. 

Система современных водородных автомобилей проста — водород, вступая во взаимодействие с кислородом, заряжает энергией аккумулятор, который питает электромотор машины. В качестве продукта распада водорода машина выбрасывает чистую воду. 

 

Газовые автомобили с газотурбинными двигателями

 

В середине 20 века некоторые автомобильные компании занимались разработками газотурбинных двигателей. Что это за силовые агрегаты?

Смысл работы газотурбинных двигателей заключается в использовании энергии нагретого газа, который сжимается под давлением. В итоге это давление вращает лопасти турбины. Именно здесь энергия давления газа преобразуется в механическую, что в свою очередь может двигать любое транспортное средство. 

 

Самое удивительное, что транспортные средства, оснащенные газотурбинными двигателями, могут в принципе работать фактически на любом видео сгораемого топлива. Главное чтобы при сгорании топлива образовывался газ.

 

Например, машина на газовом силовом агрегате может в качестве топлива применять дрова, уголь, спирт, природный газ, мазут, и многие другие источники энергии. 

К сожалению, по каким-то причинам лишь немногие автопроизводители вели разработки в этой области. В итоге в настоящий момент этот вид двигателей не применяется на современных автомобилях. И это, несмотря на то, что газотурбинные двигатели имеют большую мощность по сравнению с традиционными силовыми агрегатами внутреннего сгорания. 

 

Автомобили, работающие на сжатом воздухе

 

Думаете что автомобили, которые движутся на сжатом воздухе это из области фантастики? На самом деле нет. Подобные транспортные средства это реальность. Например, в конце 19 века во Франции был создан трамвай, который работал на сжатом воздухе. Примечательно, что этот трамвай работал на маршруте вплоть до 1914 года. 

 

Как правило, в автомобилях со сжатым воздухом используются баллоны, в которые закачивается воздух под давлением. Затем воздух под давлением подается на пневмомотор, который и передает крутящий момент на колеса. 

 

В настоящий момент пневмодвигателя фактически не применяются в автопромышленности. Но, тем не менее, они используются в других сферах промышленности. Например, пневмодвигателями оснащаются различные гидравлические системы, где требуется большая сила сжатия при относительно малом ходу перемещения гидравлики. 

 

Интересно, есть ли у этой технологии шансы в автопромышленности? Конечно, есть. Возможно, в будущем автомобильные компании начнут массово применять пневматические баллоны и пневмодвигатели. Правда возможно не в чистом виде, а в качестве гибридных систем, работающих, например, в паре с обычными двигателями внутреннего сгорания или с электромоторами.

 

К примеру, недавно компания Peugeot объявила о том, что создали первую в мире гибридную систему, которая использует двигатель внутреннего сгорания в паре с пневмодвигателем, работающий на сжатом воздухе.

По словам инженеров, эта конструкция помогает обычному двигателю передавать крутящий момент на коробку передач, за счет использования энергии сжатого воздуха. 

В принципе технология этого гибрида та же, что используется при гибридах двигатель-электромотор. Только вместо электричества, в автомобиле используется энергия сжатого воздуха. 

 

Автомобили с роторными двигателями

 

В конце 1950-х годов Вальтер Фройде и Феликс Ванкель разработали надежную схему роторного двигателя. В отличие от двигателя внутреннего сгорания роторный двигатель использует вместо поршней, ротор, который совершает вращательные движения. 

В итоге от вращения вала энергия, получаемая от сгорания топлива, превращается в механическую. Благодаря применению ротора, который просто вращается конструкция роторного мотора намного проще двигателя внутреннего сгорания, где для возвратно-поступательных движений поршней необходима сложная система кривошипно-шатунного механизма. 

 

Стоит отметить, что роторные моторы при одинаковом объеме значительнее мощнее двигателей внутреннего сгорания, а также имеют большой диапазон оборотов силового агрегата. Главный минус роторного двигателя это его экологичность, которую очень тяжело улучшить без существенного повышения себестоимости производства силового агрегата.

Последняя модель Мазды с роторным двигателем: RX-8

Кроме того, роторный двигатель менее ремонтопригоден, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, а также требует больших затрат на ремонт (если он возможен).

 

Именно это стало причиной фактически полного исчезновения роторных моторов из автопромышленности. 

Прогноз: Будущее автомобильного мира

Давайте подведем итог. Как видите, в автопромышленности за более чем 100 летнюю историю было придумано множество технологий для создания автомобилей. Но, к сожалению, все транспортные средства, созданные до наших дней, не идеальны по своей конструкции и в первую очередь экологически не чистые. 

 

Прогнозируя будущее автомобильного мира, уже сегодня можно сделать однозначный вывод, что в течение 20-30 лет мы будем видеть бурный рост электрических (возможно и водородных) автомобилей, которые будут с каждым годом становиться все технологически сложнее.

 

Благодаря электронным инновациям, также можно с уверенностью сказать, что уже через 20-30 лет автомобили станут более умней и сложней. Так ожидается, что к 2030 году количество автомашин в мире, оснащенных полным автопилотом, составит около 20-35 процентов. 

Так что нас ждет удивительное будущее, которое не могли представить себе даже самые смелые футурологи и фантасты. 

Информационное издание: Новости гаи, дтп, штрафы пдд, ГИБДД, Экзамен ПДД онлайн. Техосмотр