Архив рубрики «Изобретения»

Идеальный транспорт?

Велорикши, или рикши на трехколесных велосипедах с коляской, известны в Индии десятки лет. Но, как замечается в журнале «Outlook», эти велосипеды ничуть не изменились — «тяжелая деревянная конструкция, большая чугунная рама, неудобно наклоненные сидения и никакого переключения скоростей». В последние годы многие выступали против использования этих велосипедов, ведь рикши — чаще всего это немолодые, полуголодные мужчины — испытывали огромную физическую нагрузку. Сегодня, когда загрязнение воздуха в Индии достигло опасного уровня, велорикши обрели вторую жизнь. Одна делийская фирма разработала новую модель велосипеда; он легче и элегантнее, снижает сопротивление ветра, имеет систему переключения скоростей, что облегчает работу педалями, правильное с точки зрения эргономики седло, руль, ослабляющий напряжение кисти руки, и вместительные, более удобные сиденья для пассажиров. По словам возглавлявшего проект Т. Винита, «такая модель отвечает духу времени, в котором ключевыми стали слова „права человека» и „чистая экология»". В журнале » Outlook » говорится: «Скромный транспорт велорикш может стать идеальным средством передвижения в XXI веке».

Экологически чистая машина

Автомобили являются самыми главными источниками загрязнения воздуха для наибольших городов мира. Лондонская газета «Гардиан уикли» сообщила, что для решения этой проблемы, французский инженер изобрел городской автомобиль, который не шумит и не загрязняет воздух, » и сам ездит только на воздухе». Конструктор двигателей Ги Негре разработал мотор, который работает на сжатом воздухе.

Электроэнергия, которая нужна для заполнения бака сжатым воздухом, стоит меньше двух долларов США, а машина может ездить в условиях города десять часов с максимальной скоростью приблизительно 100 километров в час.

Во время торможения автомобиль втягивает воздух. Благодаря углеродной системе очистки воздуха выхлопы автомобиля чище воздуха, который он втягивает. Проведя десятки испытаний других автомобилей, которые не загрязняют воздух, мексиканское правительство избрало эту машину, чтобы заменить 87 000 такси Мехико.

Переоборудование

Специалисты работают над разработкой экологически чистых автомобилей. В продаже появились электромобили на аккумуляторах, но они имеют ограниченную скорость и длительность передвижения. Также обстоит дело и с автомобилями на солнечных батареях.

Другая возможность, которую исследуют автомобильные компании, – использовать в качестве топлива водород. Водород сгорает почти без выхлопов загрязнителей, но его цена недоступна. Осознав потребность переоборудования автомобилей, президент США Клинтон объявил в 1993 году, что правительство и автомобильная промышленность США будут сотрудничать в создании машины будущего. Он сказал: «Мы попытаемся начать крупномасштабный технологический переворот, которого наше государство еще не видело». Реально ли «создать в XXI столетии  совершенную эффективную и экологически безвредную машину, » о которой он говорил, мы еще увидим. Некоторые автомобильные компании разрабатывают модели, работающие на бензине и электроэнергии. В Германии  такие спортивные электрические машины уже доступны по большим ценам, они могут  за девять секунд развить скорость от нуля до 100 километров в час, а их наибольшая скорость – 180 километров в час. Однако после того как автомобиль проезжает 200 километров, аккумуляторы разряжаются и машина останавливается, до полной зарядки ее аккумуляторов, что занимает, по меньшей мере, три часа. Исследования продолжаются, и специалисты надеются на успешные последующие результаты.

Рекорды удивительных машин

С какой скоростью можно ездить на велосипеде? Самое большее 40—45 километров в час? В январе 1984 года велосипедисту Франческо Мозеру удалось проехать за один час целых 50 километров. Для классического велосипеда с алмазной рамой, т.е. рамой, состоящей из треугольников, и двумя примерно равновеликими колесами (такая конструкция позволяет седоку сохранять положение близкое к вертикальному с легким (наклоном вперед) 50 км — это почти предел возможностей. Согласно теоретическим расчетам, передвигаясь на таком велосипеде по шоссе, можно развить максимальную скорость чуть более 55 километров в час.

Надо сказать, что велосипед Мозера не классический в полном смысле слова: его колеса были изготовлены в форме двояковыпуклых линз (такая модель сплошного колеса оказывает меньшее аэродинамическое сопротивление), а руль, шатуны педалей и некоторые детали рамы также имели обтекаемую форму. А на Мозере был гладкий, эластичный комбинезон и каплеобразный шлем.

У многих из вас возникнет естественный вопрос: какой во всем этом смысл? Кто не знает, что на велосипеде, как ни старайся, большой скорости не добьешься. К чему же всякие аэродинамические ухищрения? Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте сформулируем его наоборот: что мешает быстрой езде на велосипеде?

Начнем с двигателя, роль которого в данном случае играет человек: он способен произвести постоянную мощность 150 Вт, т.е. в два раза меньше, чем любительская электродрель. Кратковременное усилие в течение   12—13 секунд   может быть большим: около 750 Вт (или одна лошадиная сила). Скорость же, как известно, — это отношение мощности к сопротивлению, с которым сталкивается любой движущийся предмет. Сопротивление у велосипеда складывается из нескольких составляющих. Это сопротивления трения между различными деталями механизма: шарикоподшипниками, цепными педалями и т.д.; сопротивления качения колес по поверхности; сопротивления окружающей среды (в данном случае — воздуха). На практике оказывается, что сопротивление отлаженного механизма и сильно накачанных колес почти неощутимо, что главной преградой становится воздух, который при скорости 35 км/ч поглощает около 85% мощности, производимой велосипедистом. Иначе говоря, при такой скорости велосипедист «пробивает» в воздухе «коридор»и оставляет за собой аэродинамический след (спутную струю), приводя в беспорядочное движение за одну минуту езды полтонны воздуха!

Как избежать такого расточительства? Кроме того, достаточно ли одеть спортсменов в эластичные комбинезоны и сделать рамы более плоскими? Считают — недостаточно.

Существуют более радикальные решения: например, можно заключить весь велосипед в аэродинамический кожух каплевидной формы. Именно так поступил в 1912 году молодой француз Этьен Бюно-Варилла. Изучив законы аэродинамики, он покрыл велосипед оболочкой из фанеры и полотна; конструкция напоминала корпус дирижабля,  который в то время был самым опасным конкурентом самолета. Свою машину он назвал «ВелоТропий» (велосипед — торпеда). На ней ездил велосипедист Марсель Берте. Ему удалось сократить время проезда одного километра по прямой на 2,6 секунды, а через несколько дней развить скорость 57,88 км/ч.

До первой мировой войны было создано несколько машин подобного типа. Поиски в этом направлении продолжались в двадцатых и в тридцатых годах. Одновременно разрабатывался велосипед другого образца — плоский. На нем велосипедист находился в сидячем или сидяче-лежачем положении, как на гоночных автомобилях или в боевых самолетах. При таком случае сопротивление воздуха снижается на 20% по сравнению с классическим велосипедом, а если добавить аэродинамический кожух, то и на все 80%.

Почему же быстроходные велосипеды не получили широкого распространения? Почему в магазинах по-прежнему продаются классические вертикальные машины? Ответ на этот вопрос довольно необычен: в 1939 году Международный союз велосипедистов,    испугавшись  конкуренции со стороны машин нового типа, запретил пользоваться ими во время соревнований, ибо «велосипедные гонки — состязания между спортсменами, а не между машинами». Решение надолго застопорило работы над новыми конструкциями велосипедов, хотя…

В    1938   году    состоялось    первое «Дерби  ящиков   из-под   мыла»,   или  миниповозок. Его организовали американские бойскауты из штата Огайо. Об этом узнал издатель английского журнала «Скаут» Ф. Хайдн Диммок и решил провести такие же гонки в Великобритании. К участию в соревнованиях допускались исключительно повозки-самокаты, приводимые в движение, как и велосипед, усилиями человеческих мышц. Такую задачу поставили перед многочисленными скаутскими дружинами. Было еще одно важное условие: затраты на материалы для изготовления одной повозки не должны превышать сумму в 2 фунта 10 шиллингов.

Полуфинальные гонки состоялись в нескольких городах, в том числе в Лондоне, на автодроме спортивного клуба «Кристаллпалас». Возможность выступать в прославленном клубе бойскауты получили благодаря Малькольму Кэмпбеллу. Этот знаменитый автогонщик, мировой рекордсмен, с большой симпатией отнесся к ребячьей затее. Почетным стартером соревнований был граф Хау, друг Кэмпбелла и председатель Британского клуба автогонщиков. Ход соревнований был снят кинохроникой. На автодром прибыло несколько съемочных групп, а многие радиостанции вели репортажи прямо со стадиона.

В   состязаниях   на   четверть  мили победила повозка «Бица спешал». Ей удалось развить скорость 20,8 и 29,7 км/ч. Повозку построили бойскауты из города Кройдона, израсходовав 2 фунта 9 шиллингов. Сборка продолжалась два месяца. У повозки был колеса с  независимой подвеской и трехступенчатая передача. Торможение происходило при непосредственном соприкосновении с грунтом. Рулем служило колесо от тележки, соединенное бечевкой с передними колесами.’ Кузов из листового алюминия крепился к раме.

11 июля 1939 года в финале на автодроме Бруклендза приняло участие около 50 повозок. За их состязаниями с увлечением следили 40 000 болельщиков, в том числе 11 000 членов скаутских дружин. И здесь стартером был известный спортсмен — капитан Джордж Эйстон, установивший мировой рекорд скорости. Как и в полуфинале, победила «Бица спешал». Она прошла дистанцию со скоростью 33,78 км/ч. Победители получили призы, учрежденные автомобильной компанией «Форд мотор», а вручал их сам Малькольм Кэмпбелл. Английская кинохроника присудила свой приз за самый удачный дизайн машине «1066 спешал», созданной дружиной из города Гастингса.

После второй мировой войны соревнования возобновились не сразу. Они состоялись в 1957 году и были приурочены к юбилею скаутского движения. Затем гонки проводились в 1960 и 1962 годах. Крупная автомобильная компании «Бритиш мотор корпорейшен» взяла на себя финансовую и техническую помощь при строительстве повозок. Проведение соревнования перевели в самые модные приморские курорты, чтобы привлечь как можно больше зрителей. Затраты     на     создание конструкции были по-прежнему ограничены — не более 35 фунтов. Это заставляло создателей повозок старательно копаться в металлоломе, искать части от старых велосипедов и автомашин. В результате, несмотря на все ограничения, колеса у многих моделей были с независимой подвеской, а передачи — многоступенчатые.

А каких только не было названий! Воображение конструкторов не признавало ограничений. Одна повозка называлась «Велосипедный саркофаг Тутанхамона МКVI», другая — «Снаряд св. Михаила», третья — «Рыжая полевка, или заслонка полковника Сэнди». Для участия в одном из дерби было создано 200 самокатов такого типа. Они развивали очень большие скорости — 43,21 км/ч на дистанции в четверть мили при старте с места.

И лишь в 1973 году после встряски, вызванной топливным кризисом, американские конструкторы всерьез занялись вопросами аэродинамики велосипедов и других машин с мускульным приводом. Проведя целую серию опытов, профессор Честер Кайл и консультант по проблемам аэродинамики Джек Ламби организовали в 1975 году состязания машин, приводимых в действие силой человеческих мышц. В соревнованиях на автодроме для драгстеров (гоночных автомобилей в состязании по ускорению на дистанции в четверть мили), состоявшихся в Ирвиндейле, приняло участие 14 необычных машин. Некоторые из них разлетелись на куски сразу же после набора скорости. Зато другие добились высоких показателей — 72 и 71 км/ч. Это были горизонтальные велосипеды с аэродинамической оболочкой.

На следующих состязаниях появились более совершенные машины. При их создании применили математическое моделирование на ЭВМ и испытания в аэродинамической трубе. Машины развивали скорость более 55 миль/час (88,5 км/ч), т.е. выше нормы, предусматриваемой американскими правилами дорожного движения. Одноместная машина «Вектор бета» показала скорость 94,75 км/ч, а тандем «Вектор гамма» — 101,23 км/ч. Спустя четыре года, в 1984 году, фирма «Дюпон», выпускающая синтетические волокна, учредила приз в 15.000 долларов за конструкцию одноместной машины, которая сумеет развить скорость 65 миль/час (т.е. 104,6 км/ч) в спринте на 200 м. Предложение заманчивое, что и говорить. Однако только 11 мая 1986 года велосипедист Фред Мрекхем на машине с экзотическим названием «Золотая лихорадка вольных наездников» достиг скорости 105,38 км/ч.

Все, что мы вам рассказали, касается уникальных машин, на которых устанавливаются рекорды и которые прокладывают путь новым оригинальным решениям. А как выглядят образцы велосипедов, предназначенных для повседневного использования? Что придет им на смену? Об этом вы узнаете в следующий раз.

Вместо горючего — лёд

Шведские конструкторы создали автомобиль с 25-литровым водяным баком. Воду в баке замораживают, при переходе из жидкого в твердое состояние она расширяется, создается добавочное давление, которое и используют в качестве привода. Во время опытных испытаний достигнута скорость до 50 км/ч. Конструкторы заверяют, что в ближайшее время скорость будет удвоена.

По расчетам авторов этой необычной конструкции при замораживании воды один кубометр льда за одну минуту может дать мощность целых 165 киловатт.

Комментарии отключены

| Рубрики: Изобретения, Топливо