Каталог статей /

Транспортное средство :: Передвижение

Транспортное средство · История транспортных средств · Передвижение · Примечания · Близкие статьи ·


Источник энергии

Для приведения транспортного средства в движение необходим источник энергии. Необходимая энергия может быть получена различными способами, к примеру, из окружающей среды: сила ветра для парусников, солнечная энергия для электромобилей или трамваев. Энергия может также храниться в разных формах, откуда она может быть получена при необходимости, в этом случае важными критериями являются объем, заряд и мощность используемого средства хранения энергии.

Широко распространенным видом источника энергии является топливо. Двигатели внешнего сгорания могут использовать в качестве топлива практически все горючие вещества, в то время как двигатели внутреннего сгорания и реактивные двигатели конструируются под конкретный вид тип топлива: бензин, керосин, дизельное топливо или этанол.

Другим распространенным видом источника энергии является батареи. Аккумуляторы имеют преимущество в том, что могут иметь разнообразный объем и мощность, являются экологически чистыми, просты в установке и обслуживании. Батареи также способствовали распространению электродвигателей, которые имеют свои преимущества. С иной стороны, аккумуляторы имеют низкую плотность энергии, короткий срок службы, низкую производительность при экстремальных температурах, долгое время зарядки и трудности с утилизацией (не смотря на то, что как правило их перерабатывают). Как и топливо, аккумуляторы накапливают энергию химическим способом и при несчастном случае могут вызвать ожоги и отравление. Батареи также теряют свою эффективность с течением времени. Для экономии времени, затрачиваемой на зарядку, разряженные батареи возможно заменять на заряженные, но в тоже время, это влечет за собой дополнительные затраты на оборудование и может быть непрактичным при использовании больших батарей. Кроме того, аккумуляторы должны быть стандартизированы для того, чтобы было просто произвести быструю замену. С батареями схожи топливные элементы, поскольку получение электрической энергии из них происходит также путем преобразования химической энергии. Они имеют свои преимущества и недостатки.

Контактные рельс и сеть являются источником электрической энергии для поездов метро, электропоездов на железной дороге, трамваев и троллейбусов.

Сфера применения солнечной энергии в транспортных средствах сегодня развивается. Первые транспортные средства на фотоэлементах были построены и успешно испытаны, в том числе NASA Pathfinder — питающийся от солнечных батарей самолет.

Атомная энергия является особой формой хранения энергии, и сегодня используется только в больших судах и подводных лодках, в основном военных. Ядерная энергия может быть высвобождена при помощи ядерного реактора, ядерной батареи, либо многократной детонации ядерных бомб. Сферу применения ядерной энергии на транспортных средствах в течение длительного времени пытаются расширить, к примеру, проводились эксперименты с атомными самолетами Ту-119 и Convair X-6.

Моторы и двигатели

Подробнее: Двигатель

Необходимая для приведения транспортного средства в движение энергия берется из источника энергии и потребляется одним или несколькими моторами (двигателями).

Большинство транспортных средств оснащены двигателями внутреннего сгорания, поскольку они достаточно дешевы, просты в обслуживании, надежны, безопасны и имеют небольшие размеры. Так как двигатели внутреннего сгорания сжигают топливо постепенно, то они дают возможность преодолевать большие расстояния, но при том непрерывно загрязняют окружающую среду. С двигателями внутреннего сгорания связаны двигатели внешнего сгорания. Примером последних могут служить паровые двигатели. Помимо топлива паровые двигатели также нуждаются в воде, что делает их непрактичными для ряда целей. Паровым двигателям также нужно определенное время, чтобы набрать необходимую для начала движения температуру, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которых могут начать приводить транспортное средство в движение сразу после подачи топлива и его воспламенения, не смотря на то, что это не рекомендуется производить в холодных условиях. Так же паровые двигатели при сжигании угля выбрасывают в атмосферу соединения серы, которые приводят к вредным кислотным дождям.

Обычные двигатели внутреннего сгорания имеют прерывистый принцип работы, поэтому в авиации они были заменены реактивными двигателями и газовыми турбинами, которые также относятся к разряду двигателей внутреннего сгорания, но имеют непрерывный принцип работы. Реактивные двигатели легче и, в частности, при использовании на самолетах, эффективнее. С иной стороны, они стоят дороже и требуют более тщательного ухода. Они также получают повреждения от попадания посторонних предметов внутрь и выбрасывают выхлопы с очень большой температурой. Железнодорожные локомотивы, использующие в качестве двигателя турбины, называют газотурбовозами. Примерами наземных транспортных средств, использующих газотурбинные двигатели, могут служить танки Абрамс и Т-80, мотоцикл MTT Turbine Superbike и лайнер Celebrity Millenium. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель в большей части похож на газотурбинный двигатель, но он почти не имеет движущихся частей. По этой причине он был очень привлекательным для дизайнеров автомобилей в прошлом, но в тоже время, издаваемый им шум, тепло, и неэффективность привели к отказу от его использования. Историческим примером применения пульсирующего двигателя были крылатые ракеты Фау-1. Детонационные пульсирующие воздушно-реактивные двигатели в настоящий момент в некоторых случаях используется в любительских экспериментах. С появлением современных технологий, детонационные импульсные двигатели были применены на практике, примером можно считать успешное испытание самолета Rutan VariEze. Несмотря на то, что двигатель с импульсной детонаций является гораздо эффективнее реактивных и газотурбинных двигателей, он всё ещё имеет недостатки из-за экстремальных уровней шума и вибрации. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели тоже имеют мало подвижных частей, но они хорошо функционируют только при высоких скоростях, поэтому их использование ограничено несущими винтами вертолетов и сверхзвуковыми самолетами, такими как Lockheed SR-71.

Ракетные двигатели используются в основном на ракета-носителях, ракетных санях и экспериментальных самолетах. Ракетные двигатели являются самыми мощными. Самое тяжелое транспортное средство, из поднимавшихся когда-либо с поверхности Земли: ракета Сатурн-5 была оснащена пятью ракетными двигателями F-1 общей мощностью в 180 000 000 лошадиных сил (134 226 МВт). Ракетные двигатели имеют достаточно простую конструкцию и используют для работы только топливо и катализатор, например перекись водорода. Это делает их привлекательными для использования в необычных транспортных средствах, таких как реактивные ранцы. Несмотря на свою простоту, ракетные двигатели зачастую опасны и подвержены взрывам. Используемые в настоящее время разновидности ракетного топлива огнеопасны, ядовиты, едки и криогенны. Данный вид двигателей страдает от низкой эффективности. Перечисленные недостатки ракетных двигателей привели к тому, что их используют только в случае крайней необходимости.

Электродвигатели используются в электромобилях, электрических велосипедах , электрических скутерах, маломерных судах, метро, поездах, троллейбусах, трамваях и экспериментальных самолетах. Электродвигатели очень эффективны, их КПД может составлять более 90 %. Производимые в настоящее время электродвигатели достаточно мощные, надежные и имеют низкие эксплуатационные расходы, так же могут иметь различные размеры. Электродвигатели способны работать в большом диапазоне скоростей и моментов без наличия коробки передач (хотя для осуществления этого требуется больше чем один двигатель). Использование электродвигателей для приведения транспортных средств в движение ограничивается главным образом трудностью получения постоянного источника электроэнергии необходимой величины.

Пневматические двигатели используются на транспортных средствах экспериментально (например в воздухомобилях). Они простые, эффективные, безопасные, дешевые, надежные и работают в разных условиях. Одна из трудностей, возникающая при работе пневматических двигателей это охлаждающий эффект расширения газа, что приводит к замерзанию двигателя, а использовать подогрев проблематично. Охлаждающий эффект, однако, возможно использовать как систему кондиционирования. Эффективность пневматического двигателя падает при уменьшении давления газа.

Ионные двигатели используются на некоторых спутниках и космических аппаратах. Они эффективны только в вакууме, что ограничивает их использование только космическим пространством. Ионные двигатели работают от электроэнергии, но они также нуждаются в топливе, таком как цезий или ксенон. Ионные двигатели дают возможность разогнать космический аппарат до очень высоких скоростей, используя относительно мало топлива. Большинство ионных двигателей эксплуатируемых сегодня имеют небольшое ускорение.

Преобразование энергии для функционирования

Механическая энергия, которую производят двигатели для приведения транспортного средства в движение, должна быть преобразована в механическую работу, что производится посредством колёс, винтов, сопел и аналогичных средств.

Помимо преобразования механической энергии в движение, колеса позволяют транспортному средству катиться по поверхности за исключением транспортных средств, которые передвигаются удерживаясь за рельсы. Колесо — это очень древнее изобретение, обнаруженные его образцы созданы более чем 5000 лет назад. Колеса используются во множестве транспортных средств: автомобилях, бронетранспортерах, вездеходах, самолетах, поездах, скейтбордах, тачках и др.

Сопла используются в сочетании с практически всеми используемыми реактивными двигателями. Примерами транспортных средств, имеющих сопла, являются реактивные самолеты, ракеты и гидроциклы. Большинство сопел имеют форму конуса или колокола, некоторые необычные проекты имеют вид клина. Существуют нематериальные конструкции сопел, к ним можно отнести сопло, представляющее собой электромагнитное поле, ионного двигателя.

  • Russian to English Russian to German Russian to French Russian to Spanish Russian to Italian Russian to Japanese

Информация на сайте из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу!