МОДЕЛЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОМПАКТНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

THE ECOLOGICAL MODEL COMPACT VEHICLES

Dmitry Selemenev

student of  Volga Region State University of Telecommunications and Informatics,

Russia, Samara

 Iran Stefanova

 candidate of Science, assistant professor of  Volga Region State University of Telecommunications and Informatics,

Russia, Samara

Victor Zaharov

engineer, teacher of Children's supplementary education Center for Technical Design “POISK”,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

Вопросы безопасности движения и загрязнения окружающей среды транспортными средствами является весьма актуальными в наше время. В статье рассматривается модель авторского компактного транспортного средства, позволяющая улучшить его маневренность, безопасность на дорогах, а также снизить экологическое загрязнение окружающей среды.

ABSTRACT

The issues of traffic safety and environmental pollution by vehicles are urgent. The article presents the author's model of a compact vehicle that can improve its cornering ability and safety on roads. Additionally, the model reduces emission level.

Ключевые слова: компактное транспортное средство, экологический транспорт,  система устойчивости и безопасности.

Keywords: compact vehicle, eco vehicle, system of sustainability and security.

В настоящее время экологическое загрязнение окружающей среды занимает одно из первых мест, среди глобальных проблем мирового масштаба. Одним из источников загрязнения окружающей среды является автомобильный парк, который сосредоточен, в основном, в городах. Если в среднем в мире на один квадратный километр территории приходится пять автомобилей, то плотность их в крупнейших городах развитых стран в 200-300 раз выше.

В мировой практике наблюдается концентрация населения в крупных городах. С их развитием и ростом всё большую актуальность приобретает своевременное и качественное обслуживание населения, охрана окружающей среды от негативного воздействия городского, особенно автомобильного, транспорта. В настоящее время в мире насчитывается 300 миллионов легковых, 80 миллионов грузовых автомобилей и порядка 1 млн. городских автобусов [2], что в значительной мере ухудшает окружающую экологию.

Автомобили сжигают огромное количество ценных нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере. Поскольку основная масса автомобилей сконцентрирована в крупных и крупнейших городах, воздух этих городов не только обедняется кислородом, но и загрязняется вредными компонентами отработавших газов, таких как окись углерода, углеводороды, альдегиды, сажа и другие. 

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер». К тому же камеры сгорания автомобильного двигателя – это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу.

Существенное повышение концентрации токсичных компонентов и канцерогенов в местах скопления транспортных средств, вызывает ухудшение общего состояния здоровья человека, и увеличение количества онкологических заболеваний [4].

Кроме того, автомобиль является один из главных факторов шумового загрязнения; дорожная сеть, особенно вблизи крупных городов поглощает ценные сельскохозяйственные земли, происходит отравление почвы и водоёмов, страдает растительный и животный мир.

Каждый год для улучшения показателей экологической чистоты окружающей среды в городах ученые создают разного рода установки  по очистки воздуха, сложные системы очистки воды, сырья и т.п. Но, решить эту проблему можно иначе, улучшить сами средства передвижения, путем снижения показателей их загрязнения к минимуму.

Начиная с 1992 года, Европейским союзом были разработаны и внедрены стандарты, регламентирующие содержание токсичных соединений в выхлопе автомобиля. Эти экологические стандарты  пересматриваются и ужесточаются. В 2005 году Евросоюзом был принят стандарт Евро 4, а в 2014 года – экологический стандарт Евро 5, ужесточающий требования по очистке воздуха к машинам. Ведущие компании мира соблюдая экологические стандарты качества, стремятся изменить свои автомобили в соответствие со стандартом Евро 5. В России стандарт Евро-5 действует на все ввозимые автомобили с  января 2016 года. К ввозу и эксплуатации в России допускаются европейские и американские автомобили, выпущенные не ранее 2009 года [3]. 

Следующим этапом решения проблемы загрязнения воздуха выхлопными газами является создание компактных транспортных средств (ТС). В этом направлении создано множество дорогостоящих опытных образцов, которые разрабатываются и усовершенствуются, по сей день. Главная проблема разработок таких транспортных средств – это дороговизна разработки их исследования и проведения испытаний. Инженеры пытаются свести эти показатели к минимуму.

На сегодняшний день создано многообразие концептов компактных транспортных средств и изобретений, но, как правило, они не запускаются в серийное производство. И связано это с тем, что у них технологические и эксплуатационные характеристики не соответствуют требованию времени и научному подходу, а также цена на транспортное средство для потребителя остается высокой. Кроме того у разработок имеется обобщающий признак, это наличие поддерживающих ТС колес или опор и сложные системы их выдвижения.

Авторы статьи тоже не остались равнодушны к экологической  проблеме и предлагают проект транспортного средства «SafeCar», который превосходит нынешние разработки не только в плане экологии, но и по безопасности, устойчивости, понижения шумов и экономичности.

В статье рассматривается концепт, претендующий на то, чтоего основные показатели, такие какбезопасность движения, при прохождении поворотов, маневренность, безопасность при столкновениях, простота эксплуатации, низкая себестоимость, экономичность и экологические показатели, превосходят все предложенные ранее аналогичные транспортные средства, которые были выявлены авторами в процессе работы над проектом.

«SafeCar» – это транспортное средство будущего. В нем сбалансированы все нынешние проблемы автомобиля городского типа. Одна из самых главных проблем, которая рассмотрена в данном проекте – это экология. На рисунке 1, приведена схема ТС, на которой видно расположение трех колес (два сбоку и одно впереди), аккумуляторных батарей (1 – слева и справа от центральной оси), двигателя (2 – в задней части ТС) и мотор-колесо (3 – в передней части ТС). Двигатель работает от аккумуляторной батареи, что в значительной степени снижает уровень шума, вызываемого работой ТС.

Рисунок 1 .Схема расположения узлов в ТС «SafeCar»

1.Аккумуляторные батареи. 2.Электродвигатель. 3.Мотор-колесо.

Произведен расчет устойчивости проектируемого средства [1], который показал, что устойчивость ТС при движении на поворотах при задании соответствующего крена не зависит ни от массы, ни от высоты центра масс, что особенно ценно. Так как именно высота центра масс является главным отрицательным фактором, влияющим на устойчивость ТС обычной четырехколесной схемы. Благодаря такой конструкции проектируемое транспортное средство имеет пятикратный запас устойчивости по углу его наклона на поворотах.

Предлагаемая схема ТС работает по принципу двух связанных определенным образом систем: первая система это чистое одноколейное ТС, имеющее собственную массу порядка 70% от общей массы ТС, остальные 30 % (15%+15%) приходятся на боковые (буферные) системы. Буферная система определяет собственно поперечный размер ТС и представляет собой двухколейную транспортную систему с самоориентирующимися колесами. Она позволяет дополнительно нагружать первую систему. Взаимное центрирование двух систем осуществляется за счет горизонтального шарнира. В головной части ТС располагается система безопасности, которая срабатывает при сближении и возможном столкновении электромобиля с посторонними предметами [1].

На данный момент собран экспериментальный макет электромобиля (рисунок 2) на радиоуправлении. Макет позволяет испытать ТС при разных режимах его передвижения и уменьшить разного рода проблем, которые решает данное ТС.

Макет представляет собой каркасную модель, на основе радиоуправляемого мотоцикла, с разработанной системой устойчивости и оснащенный системой пассивной безопасности. На реальном ТС предполагается установка как ДВС (двигателя внутреннего сгорания), так и электромотора.

Рисунок 2. Экспериментальный макет ТС «SafeCar»

Были проведены испытания по безопасности ТС, заключающиеся в преодоления препятствий в виде «стены» высотой 4 кирпича, в которую «SafeCar» врезывался, и при этом срабатывала система безопасности. В ходе испытаний было замечено, что у модели имеются недостатки, а именно: система безопасности срабатывает во всех случаях, даже когда к ТС приближается живой объект. Это обстоятельство может привести к травме последнего. В данный момент ведутся поиски датчиков, которые могли бы решить данную проблему.

Кроме того, при испытании модели была проверена теория относительно угла наклона кузова. При радиусе поворота 15 градусов и скорости порядка 10-15 км/ч, макет остался устойчив и не перевернулся в отличие от мотоцикла или трицикла. На боковых буферах в ходе проверок и испытаний было принято использовать самоустанавливающееся по направлению хода ТС колесо.  Проводимые испытания дали положительный результат.

В процессе работы над моделью рассматривается компоновка ТС, количество посадочных мест (2 или 3), а также отрабатывается дизайн.

Остается, надеется, что в скором будущем данная разработка сможет помочь  усовершенствовать весь транспорт, который в полной мере сумеет удовлетворить постоянно возрастающие потребности в перевозках грузов и пассажиров, не угрожая при этом окружающей среде.

Список литературы:

1. Автомобили и экология - [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://referati-besp-latno.ru/avtomobili-i-ekologiya (дата обращения 16.04.2017).
2. Евро 5: чем грозит России новый стандарт -[электронный ресурс] – Режим доступа. – URL:  http://mashinapro.ru/1413-euro-5.html (дата обращения 25.07.2016).
3. Селеменев Д.А., Стефанова И.А. Компактное транспортное средство «SAFECAR» // Сибирская академическая книга. – 2015. –  № 52-1 с. 69-77.
4. Требования к экологичности автомобиля в современном мире [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://znanieavto.ru/ comfort/ekologicheskij-klass-avtomobilya-2-3-4-5.html (дата обращения 17.04.2017).