Будущие транспортные средства, если запретят бензин и дизельное топливо
Фото: сайт
Как вы думаете, сколько лет в развитых странах будут продаваться 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 .
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.
Смотрите также:
Ведь согласитесь, если в мире начнут запрещать использование двигателей внутреннего сгорания, то автопроизводители будут вынуждены в срочном порядке использовать новые 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 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.
Смотрите также:
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 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 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 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 . 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.
Выполнили ученики 8б класса Рябов Артём и Зайцев Сергей Науч.рук. Лекомцева Т.П
Слайд 2
Вступление Каким будет транспорт будущего? Новые технологии Дизайн Топливо Футуристический общественный транспорт Заключение Источники Приложение
Слайд 3
Вступление
Наша работа посвящена развитию транспорта в ближайшем будущем. По-нашему мнению это одна из самых актуальных тем для обсуждения в современном мире. Существующие на данный момент транспортные технологии практически исчерпали себя и приходится искать новые решения. Также изжили себя и способы получения топлива, благодаря которому мы перемещаемся в пространстве с помощью транспорта. К примеру запасы таких природных богатств, как нефть и газ уже подходят к концу, и нужно искать выход из этой ситуации. Выход естественно должен быть в пользу экологии нашей планеты. В нашей работе мы предлагаем вашему вниманию некоторые идеи и примеры разработок транспортных средств, которые возможно дойдут до практической реализации в ближайшем будущем. Также мы расскажем о вариантах топлива будущего. В приложении к этой работе мы практически продемонстрируем собственную модель транспортного средства будущего.
Слайд 4
Каким будет транспорт будущего?
Интерес к развитию транспорта, работающего на альтернативном топливе, растет во всем мире. Связано это с ростом цен на традиционное топливо, ухудшением экологической обстановки в городах и увеличением парка частных автомобилей, что затрудняет бесперебойное транспортное сообщение. Частичное решение этих проблем дает развитие общественного транспорта на альтернативном топливе. Ряд проектов в этой области уже внедряется в крупнейших городах мира.
Слайд 5
Новые технологии
Транспорт - это огромная индустрия, и эту индустрию в XXI веке ожидают большие перемены, связанные с тремя основными факторами. Во-первых, на планете происходит изменение ситуации, связанное с проблемой энергетических ресурсов.Вторым фактором, диктующим необходимость перемен, является современное состояние самой мировой транспортной системы, основные стандарты которой, например, железнодорожная колея, были заложены ещё в XIX В-третьих, в XXI веке ещё острее встанут глобальные проблемы экологии и безопасности, так как транспорт, из-за масштабности своего использования, стал наиболее опасным изобретением человечества
Слайд 6
Дизайн
Дизайн транспортных средств будущего мы рассмотрели на примере разработок таких всемирно известных компаний, как Apple, Mercedes Benz, и идей отдельных дизайнеров.
Слайд 7
Полицейский велосипед
Румынский дизайнер Циприан Фрунзину создал высокотехнологичный концепт-велосипед для сотрудников полиц ии. Все они построены из углеродного волокна, имеют встроенные GPS-навигаторы и, конечно же, сирены, которые отличают их от не-полицейских велосипедов.
Слайд 8
Mercedes-Benz Nimbus
Слайд 9
Apple iMove
Слайд 10
Топливо
Всем известно, что сейчас по всему миру катаются около пятидесяти миллионов автомобилей. И все это количество машин ездят или на бензине или на дизельном топливе. Но нефть ведь не безгранична. И, по мнению аналитиков, запасов нефти должно хватить лет так на 30-40, а может быть и меньше. И тогда напрашивается вопрос - а что будет потом? На чем будут ездить автомобили через 30-40 лет? Рассмотрим все варианты, которые уже сейчас предлагают крупные автомобильные компании.
Слайд 11
Футуристический общественный транспорт
За пример мы взяли проект под названием «Shweeb» Джеффри Барнетта. Shweeb представляет собой комплекс, внешне похожий на какой-то аттракцион вроде Американских горок без подъема наверх. Люди сидят в необычных прозрачных капсулах, которые приводятся в движение ими же самими за счет педалей в передней части такой капсулы. Эта капсула, приводимая в движение пассажиром, передвигается по окольцованным подвесным рельсам.. Она способна развивать скорость до 45 километров в час. На поворотах капсула еще и изгибается примерно так же, как это делают мотогонщики во время захода на поворот.
Слайд 12
Заключение
В этой работе мы рассмотрели различные варианты развития транспортной отрасли в будущем. Мы рассмотрели непосредственно сами транспортные средства и то на чём они работают, то есть топливо. Мы надеемся, что хотя часть этих идей будет воплощена в жизнь, и наш мир со стороны экологии,. станет чуть чище, чем то что мы имеем сегодня.
Зачем одному из ведущих автопроизводителей мира задумываться о городах будущего? Ведь принадлежащие компании Ford 6% мирового авторынка, оценивающегося в 2,3 трлн. долларов, – это очень серьезно. Все просто: индустрия транспорта и сервиса, которая определяет комфорт жителей мегаполисов, уже сейчас оценена более чем в два раза дороже – в 5,4 трлн долларов. Бизнес идет туда, где можно заработать деньги, и это абсолютно логично.
Все автомобили подключат к интернету
Ближайшее будущее всех автомобилей совершенно очевидно: все они будут подключены к интернету. Безопасность и паранойя – темы для отдельных дискуссий, а сейчас сконцентрируемся на преимуществах, которые от этого получат водитель и его пассажиры.
В качестве примера возьмем FordPass Connect – беспроводной модем, который компания Ford будет встраивать во все предназначенные для продажи в Европе автомобили. Каждую машину оборудуют точкой доступа 4G LTE, к которой можно подключить до десяти внешних устройств – смартфонов, планшетов, ноутбуков или других гаджетов. В качестве провайдера выступит оператор сотовой связи Vodafone.
Совсем скоро абсолютно все новые машины будут подключены к интернету.
Понятно, что возможность смотреть фильмы в дороге или крутя «баранку» общаться с боссом по Skype обладателей смартфонов интригует не сильно. Нужно понимать, что FordPass Connect – лишь первый шаг на пути к тому, чтобы вывести автомобиль на следующую ступень его развития.
Добавляем сюда голосового помощника (в США для этих целей уже используется Amazon Alexa) и получаем совершенно новый пользовательский опыт. Одна простая команда позволит найти что угодно и тут же проложить маршрут к цели. А для городских властей это ценнейшая информация о транспортных потоках. Используя такие «большие данные» с умом, можно очень здорово оптимизировать движение в мегаполисах. Нужно посмотреть трансляцию из детской комнаты? Не вопрос. Хочется заказать ужин к приезду домой? Проще простого!
Кстати, еще один значительный плюс FordPass Connect – возможность взаимодействовать со своим «железным конем» дистанционно. Брелок с кнопками – это здорово, но почему бы не заменить его приложением в смартфоне? Программа не только позволит открыть и закрыть двери, но и будет собирать массу полезной статистики. Например, о расходе бензина и масла, давлении в шинах, заряде аккумулятора, пробеге и многом-многом другом.
Специальное приложение заменит ключ от авто и соберет полезную статистику о поездках.
Будущее за автономными электромобилями и райдшерингом
Представители компании Ford уверены, что будущее не за персональными, а коллективными автомобилями. Уже сейчас американский автопроизводитель активно инвестирует в разработку полностью автономного транспортного средства для райдшеринга. В Ford предполагают, что серийный образец такого авто появится менее чем через 5 лет – уже в 2021 году.
Идея в том, чтобы жители городов использовали беспилотные автомобили для совместных поездок. К примеру, хотите вы доехать из пригорода в центр: задаете нужную точку, за вами приезжает самоходное такси. А по пути оно самостоятельно подхватывает других пассажиров, которые хотят попасть примерно туда же, куда и первый желающий, немного корректируя маршрут. Если использование такого сервиса будет дешевле и удобнее личного автомобиля, то совершенно точно его ждет успех. А отказываясь от собственных машин люди, как известно, разгружают дороги своего города.
Этот «беспилотник» – не просто красивый теоретический концепт, а вполне осязаемая разработка. Для того чтобы обеспечить ее успех в будущем, Ford приобрел специализирующуюся в области компьютерного зрения израильскую компанию SAIPS. Кроме того, американский автопроизводитель инвестировал в занимающуюся созданием 3D-карт компанию Civil Maps и компанию Velodine, разработчика автомобильных сенсоров LiDAR. Это тоже «глаза» беспилотного автомобиля.
Во время загрузки произошла ошибка. Ford уже вовсю тестирует технологии, которые позволят автомобилям перемещаться по дорогам без участия человека.
Разумеется, самостоятельно передвигающемуся по дорогам автомобилю нужны хорошие «мозги». Над созданием таковых для беспилотника Ford уже вовсю трудятся специалисты компании Argo AI – для этого их в течение пяти лет обеспечат серьезными инвестициями: в проект вложен миллиард долларов!
И тут, определенно, есть за что бороться. В отличие от обычного водителя, автопилот не садится за руль с похмелья, не заглядывается на красивые ножки и не разговаривает с женой по телефону, попутно переключая радиостанции приемника. Автономные машины снизят смертность и травматизм на дорогах.
Особый транспорт для мегаполисов
Транспортная система будущего в понимании Ford – это далеко не только электрические беспилотники, 5G и райдшеринг. Уже сейчас американский автопроизводитель самое пристальное внимание уделяет так называемой проблеме «последней мили».
Например, в логистике это то расстояние, которое курьер с посылкой проходит от грузового авто до квартиры клиента. Если речь идет о доставке цветов или мелких посылок, то никакой проблемы нет. А если в квартиру нужно занести тяжелую коробку, то все совсем иначе.
Для этой цели разработчики Ford придумали Tricity. Это трансформируемое транспортное средство с электродвигателем, на котором курьер может довезти заказчику ящик с покупками, а обычный человек – привезти покупки из магазина. Более того, здесь есть сиденье, так что это вполне себе полноценный аналог скутера. Только не для перемещения по дорогам общего пользования, а для пешеходных зон. Запас хода составляет 30 км, а максимальная скорость ограничена 20 км/ч. Такие штуки в будущем станут отличной заменой городскому велопрокату.
фотографий
фотографий
фотографий
Еще одна классная разработка для «последней мили» – умная платформа Ford Carr-E. Круглая шайба с фарами и стоп-сигналами может везти на себе как 120-килограммового человека, так и какой-либо груз. Принцип управления примерно такой же, как у современных гироскутеров: поначалу непривычно, а потом тело привыкает, и Carr-E начинает ехать очень уверенно.
Привыкли мы уже к тому, что в транспорте, которым пользуемся каждый день, ничего не меняется. Какими были автобусы 10-20 лет назад такими, в целом и остались. Автомобили не летают. И даже летающих досок как в фильме «Назад в будущее» так и не изобрели. Когда вы в последний раз ехали, на чем-то новом? В автобусе, работающем на водороде или в беспилотном такси? Но похоже на этот раз все меняется.
Мы собрали подборку самых, на наш взгляд перспективных технологий, которые могут изменить транспортную среду не столь отдаленного будущего.
Водородный транспорт
В поисках экологически чистого топлива, учёные все чаще обращаются к водороду. Может показаться, что это наиболее «зеленая» замена традиционному топливу. Вредных выбросов – ноль. Вода, образующаяся вследствие реакции между кислородом и водородом в результате которой получается электричество, выбрасывается через выхлопную трубу в виде пара и не причиняет никакого вреда природе. Либо синтезированная вода вначале накапливается, а затем просто сливается на дорогу, как это сделано в Toyota Mirai.
К слову сказать, Mirai для водородного транспорта, примерно тоже, что и Tesla для электрического. Это первый серийный автомобиль на водородных топливных элементах. Правда объёмами выпуска и продажами, по сравнению с электрокарами от Илона Маска, водородомобиль от Toyota похвастаться ещё не может. На прошлый год план продаж составлял всего 700 автомобилей, из них 400 планировалось продать в Японии.
На сегодняшний день есть три фактора препятствующих распространению водородного транспорта. Во-первых, нет необходимой повсеместной сети водородных заправочных станций. А заправочных станций нет потому, что нет необходимого количества машин для того, чтобы строительство такой сети окупилось. Для личного транспорта, в отличие от общественного, курсирующего по одним и тем же маршрутам, это весьма актуально. Honda для решения этой проблемы создала домашний генератор водорода Home Energy Station. Автономная домашняя станция по производству водорода может использоваться как для заправки автомобиля, седан Honda FCV работающий от водорода станет серийным уже в этом году, так и для домашних нужд.
Второй фактор - это высокая стоимость самого водородного транспорта и оборудования для заправочных станций. Впрочем, это не останавливает власти тех городов, которые хорошо знакомы с загрязнением воздуха. Так в Лондоне автобусы на водородном топливе работают уже с 2010 года. Водородный автобус проезжает на одной заправке 18 часов, выделяя в воздух только водяной пар.
В этом же году английской общественности был представлен и водородный кэб - Fuel Cell Hybrid taxi. Внешне ничем не отличающийся от обычных, такой же черный и винтажный, внутри он скрывает водородные топливные элементы, литиевые батареи и электромотор. Что также позволяет ему передвигаться без вредных выхлопов. Разработка водородного такси частично финансировалась за счёт британского правительства.
Учитывая стремительное развитие технологий можно предположить, что проблемы со стоимостью производства водородной техники будут решены, также как и проблемы со стоимостью самого топлива. Стоимость водорода, которым заправляют такой транспорт, тоже пока велика. И это третий фактор, влияющий на его повсеместное распространение.
Собственно говоря, водород это самый распространенный элемент во Вселенной. Вот только найти его в чистом виде на нашей планете достаточно трудно.
Водород, используемый в качестве топлива, может извлекаться из разных источников. Из природного газа методом реформинга, либо путем электролиза воды, в том числе за счет энергии солнца или ветра. Пока что все эти методы достаточно дороги. Так как по сути один вид топлива (энергии) - природный газ и электрическая энергия трансформируются в другой. Выигрыш только в экологии городов. Но пока есть правительства и многочисленные энтузиасты готовые вкладывать деньги в развитие водородного транспорта можно надеяться решение проблем препятствующих его развитию будет найдено.
Впрочем, ожидать, что водородные автомобили распространятся повсеместно не стоит, даже если дизель и бензин уйдут в прошлое, у водородного транспорта есть другой «зеленый» конкурент - транспорт электрический.
Электротранспорт
Tesla Motors компания Илона Маска у всех на слуху. Это, пожалуй, лидер в своей отрасли, и однозначно главный ньюсмейкер. Маск создает целую инфраструктуру электрического транспорта: электромобили, станции для зарядки электромобилей Supercharger, строит в Неваде завод по производству литиевых батарей Gigafactory, а «родственная» ему компания SolarCity занимается производством солнечных батарей, которые в том числе будут использоваться для выработки электроэнергии на зарядочных станциях.
Несмотря на то, что Tesla занимается личным транспортом, идеи городского общественного транспорта Маску так же не чужды. Это стало понятно в апреле этого года, когда на мероприятии, проводимом правительством Норвегии, предприниматель «проговорился» о том, что Tesla работает над проектом, который позволит решить транспортные проблемы городов. То над чем работают инженеры Tesla, будет уже не автобусом, а новым видом транспорта, которым можно будет пользоваться коллективно, но при этом доставка пассажиров будет производиться по требуемому адресу, а не на остановки. Подробности не сообщаются, но известно, что машины будут автономные, то есть передвигаться без водителя, и очевидно электрические.
Но Илон Маск не единственный кто одержим идеей перевода транспорта на электрическую энергию. И тем более транспорта общественного.
Строго говоря, электрический общественный транспорт давно существует, это всем известные троллейбусы и трамваи. Метропоезда и монорельсовые составы тоже питаются электричеством. Другое дело, что разрабатывая электрический общественный транспорт будущего инженеры применяют к нему новые, появившиеся только недавно технические решения и возможности.
Например, удешевление литий-ионных батарей позволяет создавать троллейбусы которые проходят часть маршрута без подпитки от контактной сети. Это позволяет не строить излишнюю инфраструктуру, либо убрать контактные провода там, где они смотрятся не эстетично. Такой троллейбус заряжается пока едет под проводами, а там где их нет использует энергию запасенную в аккумуляторах.
А вот электрический автобус TOSA, тестовая эксплуатация которого проводится в Женеве, подзаряжается на остановках, пока пассажиры выходят и заходят. Этот процесс разработчики назвали «флэш-зарядкой». На зарядку аккумуляторной батареи уходит всего 15 секунд. До следующей остановки с зарядкой должно хватить. Зарядная станция находится в козырьке остановочного павильона. Для того чтобы присоединять к ней контакты аккумулятора автобус оборудован роботизированной рукой, размещенной на крыше.
Беспилотный транспорт
Возвращаясь к Илону Маску и его новой идее общественного транспорта, можно предположить, что идея то уже не новая. Во всяком случае, пока мы не узнали подробностей. Нечто похожее уже реализует голландская компания 2getthere. И в этом же апреле компания представила общественности свой новый, уже третий по счету, проект.
2getthere известна как производитель беспилотных пассажирских кабин, которые уже используются на улицах Роттердама (Нидерланды), Масдар-Сити (ОАЭ), а теперь выйдут и на улицы Сингапура.
Воспользоваться ими жители и гости Сингапура смогут уже начиная с конца этого года. Они полностью автономны, работают на электричестве и смогут передвигаться не только там где разрешено движение автомобилей, но и внутри закрытых территорий, например школьных кампусов. Беспилотные кабины, которые будут выпускаться для Сингапура рассчитаны на перевозку 24 человек и вместительнее чем те, что уже используются в Масдар-Сити. Они рассчитаны на 4-6 пассажиров.
Беспилотный транспорт имеет свои преимущества, и дело не только в экономии на зарплате водителя. Здесь важно ещё и то, что перевозить нужно на одного человека меньше. Для транспорта передвигающегося по земле это конечно не столь критично, а для воздушного транспорта это важно. Конечно, о беспилотных воздушных автобусах которые будут курсировать над городами пока говорить рано. Но беспилотное воздушное такси уже представлено общественности.
Компания eHang уже давно пытается создать пассажирский беспилотник. Первый вариант такого транспорта напоминал скорее фантастический пепелац из фильма «Кин-дза-дза́!». Но представленный в январе этого года на выставке в Лас-Вегасе eHang 184 уже похож на настоящий предсерийный образец.
По сути, летательный аппарат представляет собой гигантский квадрокоптер, предназначенный для перевозки одного пассажира. Он способен подымать на своем борту человека и груз массой до 118 кг и развивать скорость до 100 км/ч.
Учитывая то, с какой скоростью развиваются обычные беспилотники, предназначенные для переноски грузов и аэрофотосъемки, можно предположить, что уже через некоторое время в крупных мегаполисах появятся беспилотные воздушные такси. Сложно предположить будут ли воздушные такси окрашивать в жёлтый цвет и рисовать шашечки, но однозначно можно говорить о том, что «Поехали, шеф!» сказать уже будет некому.
Персональный гиротранспорт
Когда заходит разговор о транспорте будущего, иногда приходиться, слышать что одним из видов транспорта будущего станет велосипед. Не смотря на то, что этот вид транспорта в следующем году отпразднует двухсотлетний юбилей, он не устаревает и его популярность даже растет. Но речь сейчас не о нем. То, что многие люди выбирают в качестве передвижения не автобус, или другой вид общественного транспорта, не личный автомобиль, а именно велосипед говорит о наличии потребности в легком персональном транспорте. И будущее предлагает здесь новые решения.
Как мы видим транспорт, который мы хотим видеть в будущем должен быть экологически чистым и «умным». Решения, предложенные двумя изобретателями и предпринимателями Дином Кейменом и Шейном Ченом именно такие. Речь идет о персональном электрическом гиротранспорте.
Дин Кеймен известен как основатель компании Segway Inc и изобретатель транспортного средства, название которого уже стало нарицательным – сегвея. Двухколесная платформа, оснащенная двумя электромоторами и системой самобалансировки позволяет перемещаться со скоростью до 20 км/ч. Транспорт можно использовать как в помещениях, так и на улице. Есть и специальная внедорожная версия. А заряжается он от обычной бытовой розетки.
Отличие сегвея от всего остального, что делали ранее в том, что передвигаться нужно стоя, а колеса находятся не друг за другом, как у велосипеда или мотоцикла, а по бокам от платформы ездока. А для того чтобы такой аппарат не опрокинулся назад или вперед придумана система из гироскопических датчиков и «умной» электроники которая даёт команду колесам подкатывать платформу в сторону наклона.
На создание сегвея у изобретателя ушло 10 лет. Идея стала настолько популярной, что ею заинтересовались китайцы, и стали в нарушение патентов Кеймена выпускать подобные аппараты. Одной из китайских компаний преуспевших на этой ниве стала Ninebot, которая принадлежит китайской же компании Xiaomi. Вначале Дин Кеймен пробовал судиться, но затем передумал и продал Ninebot свою компанию.
Ninebot известна и другими видами гиротранспорта. Легкий вариант сегвея, называемый чаще всего мини-сегвей или гироскутер и моноколесо. Основанные на все тех же принципах самобалансировки посредством гироскопических датчиков они становятся все более популярны.
А вот моноколесо, еще называемое гироцикл, изобрел уже упомянутый американский изобретатель китайского происхождения Шейн Чен. Он же изобрел и так называемый гироборд (он же ховерборд). Производство этих транспортных гаджетов стало столь массовым, что не так давно Шейн Чен посетовал, что патенты, полученные им на свое изобретение бесполезны. Гироборды производят 11 тысяч предприятий в Китае и сделать с ними он ничего не может. Произвели этих устройств, со слов изобретателя, уже более миллиарда штук. И никаких отчислений за свои патенты он не получает.
Такое массовое производство говорит о том, что персональный электрический транспорт набирает популярность, и в будущем станет не менее распространен чем велосипед.
В дополнение стоит заметить, что описанные виды транспорта не стоит путать с гирокарами, поддерживающими равновесие с помощью массивных гироскопов – маховиков. Здесь же гироскопы используются только в качестве датчиков, а равновесие достигается за счет движения колес.
Гирокары поддерживающие равновесие с помощью маховика тоже разрабатываются, например двухколесный Lit C-1 от компании Lit Motors. Но пока эта идея не достаточно популярна чтобы говорить о таких машинах как о транспорте будущего.
Новые дороги будущего
Если мы говорим о том, что меняются транспортные средства, то нельзя не сказать о том, что могут измениться и дороги, по которым они передвигаются. И это не просто еще более гладкий и ровный асфальт, это нечто большее.
Британская государственная компания, занимающаяся строительством и эксплуатацией дорог, Highways England планирует строительство тестовой трассы под дорожным полотном которой будет размещено оборудование для подзарядки батарей электроавтомобилей.
Электрокар, для того чтобы иметь возможность подзаряжаться в пути, должен поддерживать технологию индуктивной зарядки. Это позволит владельцам электромобилей преодолевать существенные расстояния, не посещая зарядные станции. Впрочем, станции подзарядки все равно планируют построить. Размещаться они будут вдоль дороги на расстоянии 11 километров друг от друга.
Но если в Британии создают дороги, которые будут раздавать электричество, то в США разрабатывают дороги способные его генерировать. Изобретатели Джулия и Скотт Брусо решили создать «солнечные дороги» состоящие из стеклянных плиток. Такое покрытие будет устойчиво к повреждениям, выдерживать вес многотонных фур и обеспечивать такое же сцепление шин, как и обычный асфальт. Но самое главное они вырабатывают электричество, так как содержат в себе фотоэлементы преобразующие солнечную энергию в электрический ток. Проект, названный Solar Roadways, уже получил денежную поддержку от государства.
Разговоры о том, каким будет транспорт будущего , ведутся давно. Двигатель внутреннего сгорания уже практически достиг своего потолка за более чем вековую историю совершенствования. Даже при использовании альтернативного топлива он не станет на порядок лучше. пока ограничивается концептами с достаточно низкой эффективностью и дороговизной производства. Ничего принципиально нового не предлагает и . Здесь большинство проектов находятся в стадии разработки.
Что касается , то сегодня некоторые страны делают ставку на него. Японские суперпоезда спокойно разгоняются до 300 км/ч уже сейчас. Предполагается, что через 12-15 лет в стране появятся новые поезда серии L0, которым по плечу будет разгон до 500 км/ч. Власти Японии рассчитывают, что именно скоростная железная дорога станет транспортом будущего в стране, заменив автомобили и самолеты. Однако последняя катастрофа в Испании показала, что это может быть небезопасно.
Многие компании работают над концепцией транспорта будущего, иногда в совершенно противоположных направлениях. Предлагаем вам только несколько проектов, чья реализация может случиться в ближайшие десятилетия.
Ракетный самолет от компании XCor. Lynx Mark II может начать испытания уже в текущем году. Он, помимо обычных, оснащен ракетными двигателями и способен разгоняться до 3,5 тысяч километров в час, поднимаясь даже в космос. Правда, пассажиров в нем предусмотрено всего двое, да и перегрузки за часовой полет они будут испытывать нешуточные - 4G. Поэтому полноценным транспортом будущего он считаться не может - скорее, развлечением для толстосумов.
Вакуумные перевозки. По замыслу разработчиков, это будут специальные трубы, из которых будет откачан воздух. Благодаря отсутствию сопротивления, специальные пассажирские капсулы должны будут разгоняться до 6,5 тысяч км/час. Изобретатель рассчитывает на минимальное энергопотребление капсулы из-за небольшого ее веса (всего 183 кг) и планирует создание индивидуальных, которые смогут заменить автомобили. Создать вакуумную магистраль будет вчетверо дешевле автомагистрали и в 10 раз экономичнее организации скоростной линии железной дороги.
Монорельс на магнитах skyTran. Уже сейчас в Тель-Авиве строится городской транспорт будущего. Двухместные кабины будут перемещаться на шестиметровой высоте с помощью магнитной подушки. Открытие монорельса планируется в следующем году. Этот абсолютно бесшумный скоростной способ передвижения власти Израиля обещают сделать максимально дешевым. Стоимость изготовления skyTran составляет $10 миллионов за каждую милю.
Солнечный поезд. Это разработка SolarBullet, основанная на использовании энергии Солнца. Линии скоростного поезда будут снабжены навесами с солнечными батареями, а энергия будет передаваться через рельсы. Власти Аризоны, одного из самых солнечных штатов США, оценивают проект в $27 миллиардов.
Презентация Элона Маска
на днях представил собственный транспорт будущего. Американец также планирует использовать для своего проекта. Его компании (Маск владеет SpaceX и Tesla) разработали систему Hyperloop (гиперпетля), принцип функционирования которой подобен пневмопочте, которая доставляет документы внутри зданий.
Проект предполагает создание замкнутого трубопровода с искусственным вакуумом, размещенного между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом (расстояние около 600 километров). По трубопроводу будут непрерывно (по мере заполнения пассажирами) курсировать шестиместные капсулы на воздушной подушке. За счет отсутствия силы трения, они смогут легко разгоняться до 1100 километров в час с помощью магнитных двигателей.
Согласно предварительным расчетам, весь путь займет не более 35 минут. Данный проект - настоящий транспорт будущего и отличная альтернатива железной дороге. Для строительства скоростной железнодорожной ветки потребуется не менее $70 миллиардов, но она будет гораздо медленней, иметь высокие эксплуатационные расходы. Проект Элона Маска более чем в 10 раз дешевле и намного безопасней. Если начать работу над строительством немедленно, то уже к 2024 году первый пример транспорта будущего будет реализован.
Какие перспективы у инновационных проектов?
Пока достаточно слабые. Простые и понятные системы, как в Тель-Авиве, будут реализовываться охотнее. Инвесторам необходима уверенность в быстрой окупаемости и доходности. Развитие тормозит и недостаточная техническая основа, и отсутствие надежных материалов для создания надежных аккумуляторов, солнечных батарей, двигателей и т.п. Требуется глобальные решения, позволяющее кардинально решать вопрос транспорта будущего - те же скоростные поезда уже готовы перевозить миллионы, а альтернативные решения носят частный характер.