Автомобиль и энергетика 21 века

Проект №20 2003год

Специалисты автомобилестроения давно заметили несовместимость двигателя внутреннего сгорания с автомобилем. Автомобиль начинает движение с нуля, а ДВС при нуле оборотов не имеет мощности. Например, на водном транспорте или на самолете пока винт не раскрутится, он не создает нагрузку, позволяя двигателю войти в рабочий режим.

Эту несовместимость хорошо видно, если рассмотреть КПД автомобиля в различных режимах:

холостой ход – КПД=0;

трогание с места – КПД= 1%;

разгон до входа ДВС в оптимальный режим – КПД=15%;

равномерное движение (ДВС на оборотах максимального крутящего момента) – КПД = 30-40%;

принудительный холостой ход (при торможении двигателем КПД автомобиля имеет отрицательный знак, то есть поглощение накопленной при разгоне энергии идет с расходом топлива) КПД =-5%.

Общий КПД при движении по городу не превышает 10 %, то есть из расходуемых 10 литров топлива на перемещение автомобиля и пассажиров используется примерно 1 литр. Согласно физическому закону, энергия не появляется из ничего и не исчезает бесследно, а переходит из одного состояния в другое:

6 литров  превращаются в тепло ДВС и рассеиваются в атмосфере с помощью радиатора;

2 литра вылетают в выхлопную трубу в виде шума, сажи и других вредных для экологии веществ;

1 литр превращается в пыль от износа тормозных колодок, дисков сцепления и в нагрев тормозных барабанов и узлов трансмиссии.

Если предположить, что в городах мира одновременно находятся в движении 100 миллионов легковых автомобилей, которые сжигают во вред окружающей среде приблизительно 900 тысяч тонн топлива в час, и приплюсовать к этому катастрофы, связанные с бессмысленной транспортировкой нефтепродуктов (например, трагедия с танкером «Престиж»), то получается, что, продолжая производить отставший от технического прогресса транспорт, мы губим нашу планету.

Производство принципиально иного автомобиля можно наладить уже сейчас. Источник энергии для движения не имеет смысла всегда возить с собой. Современные аккумуляторы и конденсаторы (например, молекулярные) позволяют быстро запасать электроэнергию(0,25 кВт/час на 1 кг веса). Для большинства городских поездок в течение дня достаточно 40 кВт часов электроэнергии. 160 килограммовый накопитель электроэнергии вполне поместится под капотом машины вместо ДВС, коробки передач и топливного бака.

Пополнение электроэнергии производится в гараже или на стоянке от обычной электросети в течение 5-10 часов. Быструю дозаправку (за 5-10 минут) можно осуществить на автозаправочной станции от мощных стационарных накопителей электроэнергии. Для дальних поездок достаточно использовать компактную ДВС-генераторную установку, которая помещается в багажник автомобиля (мощность 10-20 кВт). Ее запуск и остановка происходят автоматически в зависимости от заряда в накопителях. ДВС работает только на оптимальных (порядка 10 тысяч оборотов в минуту) оборотах, имеет резонансную систему наддува и впрыска топлива (изобретение автора), тепло двигателя и выхлопных газов полностью используется для получения электроэнергии с помощью полупроводниковых термопар. Звук выхлопа гасится резонансной системой наддува. Охлажденный выхлоп очищается быстро заменяемым фильтром-катализатором. Встроенного в установку 10-литрового топливного бака хватит на 500 км движения со скоростью 100 км/час или на 1000 км при скорости 60 км/час.

Трансмиссию могут заменить синхронные (шаговые) 10-киловаттные электродвигатели, вмонтированные в каждое колесо автомобиля и управляемые процессором бортового компьютера. Таким образом решается проблема рекуперации энергии в режиме торможения. Пробуксовка колеса при разгоне или торможении исключается благодаря тому, что каждое колесо проворачивается или тормозится на строго определенный угол по команде процессора, который постоянно пересчитывает разницу во вращении колес в зависимости от траектории движения машины. Отсутствие приводов и тормозных шлангов значительно упрощает подвеску, дает возможность корректировать давление в каждом колесе в зависимости от дорожных условий и загрузки (Патентное изобретение №2077994) и применять газожидкостные стойки с электроуправлением.

Отдельное раскручивание и торможение четырех колес полностью исключит потерю управления автомобилем, и такая причина ДТП как “водитель не справился с управлением” навсегда уйдет в историю.

Я в этом убедился, когда на старом джипе Мицубиси Паджеро упразднил передний дифференциал и сделал отдельное включение левого и правого  передних колес. Проходимость внедорожника значительно возросла за счет улучшения управляемости. Например, при движении по скользкому склону из-за пробуксовки колес (даже всех сблокированных) автомобиль ползет вниз, не реагируя на повороты руля, но если выключить привод переднего верхнего колеса, он начинает разворачиваться вверх по склону.

Дифференциал автомобиля - очень инертная система и совершенно не подходит для управления электроникой, то же можно сказать о фрикционных тормозах, даже с АБС. И только шаговый электродвигатель, установленный в каждом колесе и управляемый компьютером, позволит навсегда забыть о шипованной резине, скользкой дороге, тормозных колодках, крутых поворотах и т.п.

Две трети земного шара покрыто водой, и много неприятностей человеку приносят наводнения, весенние паводки, недостаток плавсредств, мостов и переправ. Автомобиль с пластиковым кузовом герметичный, легкий, и при следующих доработках может служить плавсредством.

В порогах кузова под дверями, закрытые жестким щитком на шарнирах, устанавливаются надувные поплавки по 0,3м3, и к ним подключаются мощные электрокомпрессоры, управляемые процессором для исключения поперечного крена. На днище машины крепятся еще два поплавка по 0,5м3. с отдельными компрессорами, их наполнение устраняет продольный крен. С полной загрузкой такой автомобиль, погруженный в воду до стекол, при помощи компрессоров общей мощностью 2 кВт за 5-10 минут превращается в яхту–тримаран, водоизмещением 1,6 тонны, способную выдержать 3-х метровую волну и двигаться со скоростью 5 км /час за счет быстрого вращения четырех колес, частично погруженных в воду.

На автомобиле «Нива» в 1991-1994 году мне много раз приходилось переплывать реку Обь в Усть-Пристанском районе Алтайского края. Прикрепив к машине два пенопластовых поплавка объемом по 1 м3, я двигался по воде со скоростью 3 км/час за счет вращения 4 колес, на четверть погруженных в воду. Скорость ограничивалась из-за забрызгивания трамблера и остановки ДВС, что исключается при использовании герметичного пластикового кузова. Спуск на воду и выезд на берег требовали больших усилий и около 1 часа времени из-за громоздкости пенопластовых поплавков (0,5 х  0,5 х 4 м) и сложности их крепления к бамперам «Нивы» через специальные подъемники. Однако при использовании надувных поплавков исчезает и эта проблема. Для движения по воде с большей скоростью можно заменить передние колеса с шинами на колеса с лопастями.

При подплытии к берегу или мелководью компрессоры включаются в обратную сторону и, сохраняя горизонтальное положение “яхты”, “превращают” ее в автомобиль, затягивают поплавки на свои места за те же 5-10 минут.

Боковые поплавки используются также в качестве домкрата. Для повышения проходимости  их можно использовать для превращения автомобиля из колесного в гусеничный. Две гусеницы наподобие веревочной лестницы шириной 75см в свернутом виде лежат в багажнике. Перед преодолением бездорожья они расстилаются перед автомобилем. Машина заезжает на гусеницы, и надуваются боковые поплавки. На капоте, крыше и багажнике устанавливаются направляющие ролики. Гусеницы стыкуются над крышей. 20 минут – и автомобиль превращается в гусеничный плавающий болотоснегоход. Повороты в гусеничном варианте осуществляются электроникой, подтормаживающей правую или левую  пару колес. Смотреть вперед водителю придется  через мелькающие перемычки или через середину лобового стекла. Таким образом, по снежной целине, по песку пустыни, по тундре можно двигаться со скоростью 60км/ч. Да и в городах после обильного снегопада можно не напрягать дорожные службы, перейдя на гусеничный  вариант при выезде из гаража или со стоянки

Количество ДТП и тяжесть их последствий растет, опережая увеличение автотранспорта. Объясняется это тем, что физиологические возможности человека все больше отстают от роста динамических характеристик автомобиля и сложности дорожной обстановки.

Увеличение дорожной информации: светофоров, знаков, указателей, дорожной разметки и т.д. не дает эффекта из-за зрительной перегрузки водителя. Усиление контроля над соблюдением правил дорожного движения дает отрицательный эффект т.к. создает дополнительную нагрузку на нервную систему человека. Единственный способ повысить безопасность движения - использовать электронику. Возможности компьютеров в управлении сложными системами в миллионы раз превосходят возможности человека и давно используются в военной технике. В 21 веке пора обратить внимание, что в ДТП гибнет больше людей, чем в локальных войнах.

В целях безопасности движения на автомобиле установлен «электронный штурман», который, учитывая зрительную перегрузку водителя, помогает ему управлять машиной, сообщая человеческим голосом всю необходимую информацию: скорость движения, запас электроэнергии, состояние дорожного покрытия и т.д. Такая машина никогда не превысит скорость, не нарушит указаний дорожных знаков, не проедет на красный сигнал светофора. Вся эта информация принимается от инфракрасного излучения дорожных знаков, анализируется процессором, сообщается водителю и воздействует на соответствующие системы автомобиля.

Простой радар контролирует дорожную обстановку впереди автомобиля и способен не только предупредить сидящего за рулем об опасности, но и активно вмешаться в работу машины. Например, может увеличить торможение левой или правой парой колес, ускоряя поворот автомобиля при объезде препятствия.

В любой экстремальной ситуации компьютер, используя информацию о действиях водителя (поворот руля и степень нажатия педали тормоза или акселератора) и информацию радара, избегает столкновения, моментально просчитывая все возможные варианты. Если при максимальном торможении столкновение неизбежно, то по команде компьютера пиропатроны наполняют газом подушку безопасности, установленную в бампере автомобиля. “Подушка” полностью закрывает переднюю часть машины, исключая попадание пешехода под колеса или на лобовое стекло. Компьютер рассчитывает силу столкновения и, варьируя количество сработавших пиропатронов, создает необходимое давление в подушке для полного погашения удара.

Сигнал радара автомобиля принимается светофорами. Если с «красной» стороны подъезжает машина, а с «зеленой» транспорта нет, то светофор успевает переключиться, не задерживая ее. Сигнал радара распространяется впереди автомобиля примерно на 100 метров, и приемное устройство светофора, заранее зная о количестве приближающихся к перекрестку машин, среагирует так, чтобы большую их часть пропустить без задержки, по принципу «зеленой волны».

Простое устройство «автошофер» (Патентное изобретение №2033931) на пустынных автострадах может дать водителю возможность поспать во время движения. Радар контролирует дорожную полосу в крайнем правом ряду и, ориентируясь по краю асфальтового покрытия, ведет автомобиль с заданной скоростью. Когда на полосе движения появляется препятствие или дорожный знак, звуковое сообщение будит водителя. Если человек не успевает среагировать, то машина включает аварийный сигнал и останавливается.

Естественно, что для управления таким автомобилем не нужно обучение и не нужны права. Ключей от замков нет, т.к. водительская дверь открывается по отпечаткам пальцев хозяина, взявшегося за ручку двери, а замок зажигания используется кодовый. Номер присваивается машине на заводе-изготовителе, помещается на бамперах и вводится в процессор, откуда может выдаваться по радиозапросу компьютера с дорожного поста, либо со спутника. При покупке автомобиля в компьютерную базу учета автотранспорта вводятся его номер и фамилия владельца (больше никакие данные не нужны). В случае угона хозяин всегда может узнать по компьютерной сети, где находится его машина.

Обогрев салона осуществляется фреоновым тепловым насосом с электрокомпрессором 0,5 кВт. В жаркую погоду этот компрессор работает в режиме кондиционера. В морозы ниже –10 градусов к нему добавляется жидкотопливная электроуправляемая печь (50 гр./час).

В качестве стояночного тормоза в арках задних колес машины нового типа установлены «подкрылки», которые при поднятии «ручника» прижимаются к протекторам задних колес. Для аварийной остановки в случае отказа электроники рабочая часть “подкрылков” покрыта битумным слоем. Энергия торможения расходуется на то, чтобы расплавить битум трением резины и перенести расплавленные частицы на дорожное покрытие без вреда для экологии. Толщина слоя битума рассчитывается на одну остановку с максимальной скорости автомобиля 100 км/час. Большая скорость движения на автострадах общего пользования не нужна, ведь огромное количество аварий и тяжелые последствия ДТП никак не оправдываются экономией времени в пути. Для любителей быстрой езды есть спортивные автомобили и автодромы. Для тех, кто хочет сэкономить время в пути, есть воздушный транспорт. В городах и населенных пунктах движение со скоростью не более 40 км в час значительно уменьшит проблемы всем участникам уличного движения.

При современных технологиях и массовом производстве затраты на изготовление такого автомобиля в десятки раз меньше, т.к. механические детали: коленвал, распредвал, шатуны, поршни, шестерни, подшипники, требуют большое количество специальных высокопрочных материалов, сложной высокоточной обработки и сборки, а детали электроники малогабаритны, многофункциональны, легкозаменяемые. Энергозатраты на прокат, штамповку и сварку деталей стального кузова значительно выше литья и герметичного склеивания из пластика. Если сейчас все автомобильные заводы планеты прекратят бессмысленную конкуренцию и погоню за сверхприбылями, вместе разработают унифицированные узлы: бортовой компьютер, колесный электродвигатель, двигатель-генераторную установку, накопитель электроэнергии и начнут выпускать на базе этих узлов свои марки автомобилей, то через 10 лет дымящий и шумящий, мчащийся по городу ВАЗ 2110 будет большой редкостью.

Разработанные и выпускаемые сейчас автомобили и ДВС можно переоборудовать, установив вместо маховика электромагнитную импульсную систему (Патентное изобретение №2059478) в целях получения электроэнергии на автозаправках для зарядки накопителей. Кроме того, такие системы пригодятся при децентрализации ЖКХ, т.е. для электрообеспечения и отопления жилья. Например, чтобы полностью обеспечить энергией двухэтажный коттедж, достаточно 50-киловаттного ДВС, который будет работать 1-3 часа в сутки в оптимальном режиме. Он израсходует за год не более 3-х тонн топлива. Ресурса современного ДВС при такой эксплуатации хватит на 50 лет. Оснастка ДВС значительно упрощается: не нужен стартер, генератор, радиатор, термостат, водяной насос. Топливный насос, карбюратор, глушитель, заменяет один узел: резонансная система наддува. Поскольку двигатель работает только в оптимальном режиме, топливо можно использовать самое дешевое. Требование к качеству моторного масла тоже значительно снижается, т.к. температурный режим работы ДВС в этой системе: +40С-летом и +80С-зимой.

Для отопления и электрообеспечения городских многоквартирных домов в подвале или рядом расположенной постройке устанавливается комплекс из 5 - 10 переоборудованных автодвигателей. Комплекс имеет электронное управление (автоматический запуск и остановку двигателей в зависимости от энергонагрузки), накопители электрической и тепловой энергии, систему резонансного шумопоглащения, устройство для охлаждения и очистки выхлопных газов. Таким образом решаются проблемы устаревающих городских коммуникаций (теплотрасс, электокабелей, подстанций и т.п.) и утилизации автомобильных ДВС. Упрощается и строительство нового жилья - для него нужна уже только холодная вода и канализация.

Стоимость энергии при этом снизится в десятки раз и отпадает необходимость ее учета (электро и теплосчетчики не нужны).

Значительно сократить время работы ДВС можно, используя современные нетрадиционные источники энергии:

1) солнечные электробатареи для зарядки накопителей или гелеокотлы для нагрева воды;

2) бесплотинные миниГЭС (изобретение автора) для получения электроэнергии (если поблизости есть речка);

3) ветродвигатель “качающийся парус» (изобретение автора) для подъема воды из скважины;

4) отопление жилья подземной холодной водой с помощью фреонового теплового насоса, проект№43 2007 год

.Отопление без горения http://gidepark.ru/community/603/article/452636

5) сотни идей, которые есть у населения и не реализуются из-за несбыточных надежд на реформы ЖКХ, позволит в перспективе отказаться от ДВС по мере исчерпания моторесурса изготовленных двигателей (около 3 миллиардов единиц).

Реализация этого проекта решит две глобальные проблемы человечества:

1 быстро, безопасно и с комфортом передвигаться по поверхности планеты без вреда для экологии;

2 обеспечить человека необходимой энергией, не сжигая природные ресурсы, не загораживая реки плотинами ГЭС, не окутывая землю линиями электропередачи, не перекапывая землю городов при ремонте и прокладке теплотрасс...

8лет спустя

http://www.safeworld.ru/journal/cat/587?PHPSESSID=61edab494c5f05bf685495e551b44ce8

И этот,  теперь уже наивный проект 2003года, не получивший распространения только из-за безумия ЧИНов и жадности бизнеса,

и страшнейшая для экологии планеты авария на АЭС Фукусимы,

ещё раз демонстрируют агонию издыхающего  ига вооружённого  безумия власти городских ЧИНов-маразматиков...

Про которых ещё Христос говорил что это не плохие, а БОЛЬНЫЕ люди!

А единственный путь МИРНОГО спасения, от 50векового ига безумия власти раболепского матриархата, уже очевиден в миллиардылетней МУДРОСТИ ПРИРОДЫ и описан в моем блоге деревенского вольнодумца-изобретателя:

Спасительная простота мироздания http://maxpark.com/community/603/content/1700114  

 в открытых письмах русского мужика американским президентам:
http://aleshkov.su/articles_15.htm
http://gidepark.ru/community/1441/article/432191
http://gidepark.ru/community/1441/article/438672

И в «гугле»,  если набрать - Алешков Иван изобретатель, можно увидеть много  уникальной, СПАСИТЕЛЬНОЙ для природы Земли и человечества,  информации ваньки Дурака для  УМНЫХ мужиков, остальных прошу не беспокоиться и не валять-ваньку, -

за КОЗЛА  Я ОТВЕТИЛ:  http://gidepark.ru/community/1441/article/434164