Городской автомобиль — устройство, конструкция, требования и характеристики. Электромобили
Такой автомобиль должен быть приспособлен для эксплуатации в городских условиях, т. е. для поездок на работу, за покупками и для доставки товаров к заказчикам. Это должен быть небольшой автомобиль, для которого можно легко найти место стоянки на ограниченном свободном пространстве загруженной транспортом улицы. Для этого пригоден двухместный автомобиль с емким багажником. Он должен быть пригоден и для перевозки крупногабаритных и нескладывающихся предметов. Этим требованиям отвечают автомобили с большими задними дверцами, например, грузопассажирские.
Посадка пассажиров в салон должна быть простой и удобной. Открытые двери не должны препятствовать нормальной эксплуатации автомобиля, поэтому при проектировании таких автомобилей часто предусматривают съемные двери или даже откидную переднюю часть кузова. Городскому автомобилю не обязательно иметь высокую максимальную скорость, но он должен иметь хорошую приемистость и маневренность, чтобы не задерживать движение городского транспорта. Автомобиль должен вырабатывать как можно меньше токсичных веществ и быть малошумным.
Последним требованиям удовлетворяет применение электропривода. Требуемая дальность рейсов в городе, как правило, невелика, зарядку батарей можно производить в течение ночи. Такой автомобиль малошумен в работе и не выделяет вредных веществ. Однако электромобили имеют очень плохую динамику. Попытки разработать электромобиль ограничиваются машинами для города; считается, что электромобиль наиболее пригоден именно для городских условий (рис. 1).
Рис. 1. Опытный электромобиль ЕМА для городских перевозок
1 — двигатели; 2 — редуктор; 3 — карданные шарниры; 4 — аккумуляторные батареи;
5 — упругая подвеска силового агрегата; 6 — тиристорный регулятор;
7 — подвеска задняя; 8 — подвеска передняя; 9 — педали управления;
10 — ролик рулевого механизма.
Однако большая масса аккумуляторных батарей и их малая емкость не позволяют электромобилю развить большое ускорение при разгоне. Для автомобилей такого типа пытались также использовать гидравлические аккумуляторы энергии, работающие на масле под давлением. Это значительно усложняет конструкцию, но целесообразно.
При проектировании городского автомобиля фантазия конструктора более свободна, что приводит к появлению весьма интересных конструктивных решений. Во вместительном багажнике можно уложить двухколесную тележку, которой можно пользоваться в магазине. Часто появляются проекты трехколесных автомобилей с большим углом поворота рулевого колеса, что облегчает маневрирование при парковании автомобиля. Специально для города предназначен электромобиль Форд Комата; его габариты действительно очень малы. Длина автомобиля составляет лишь 2030 мм, а радиус поворота 2745 мм. Высота автомобиля достаточно велика, что связано с особым исполнением сидений. Высокие сиденья позволяют уменьшить необходимую длину пассажирского салона, что желательно для городского автомобиля. При этом высота автомобиля не играет такой решающей роли, потому что он рассчитан на сравнительно малые скорости движения; большая площадь лобового сопротивления, создающая значительное сопротивление воздуха на больших скоростях, в этом случае не имеет значения. Малый диаметр колес позволяет применять широкие двери, удобные для входа и выхода из автомобиля. Расположение двигателя сзади, около ведущего моста, позволяет более полно использовать площадь автомобиля в плане. Шасси образовано центральной несущей балкой, по обеим сторонам которой предусмотрены места для установки аккумуляторных батарей. Передние и задние колеса установлены на качающихся рычагах; оси рычагов расположены под углом к продольной оси автомобиля. Подвеска автомобиля — торсионная, с резиновыми элементами (Нейдхарт). Каждое заднее колесо приводится от собственного электродвигателя напряжением 24 В и мощностью 3,7 кВт. Центральная несущая балка используется для подвода к электродвигателям охлаждающего воздуха; нагретый воздух по этой же несущей балке проходит обратно и может быть использован для отопления автомобиля. Ширина автомобиля равна 1263 мм, масса 550 кг. С места автомобиль разгоняется до скорости 50 км/ч за 15 с. Кузов выполнен из стеклопластика.
Интересно конструктивное решение городского автомобиля другого крупного концерна США, Дженерал Моторс. Автомобиль имеет длину лишь 1650 мм, ширину 1300 мм и высоту 1400 мм. Это двухместный автомобиль с багажником за задним сиденьем. Питание электродвигателей осуществляется от свинцовых батарей с напряжением 84 В. От других, 12-вольтовых аккумуляторных батарей производится питание системы освещения, стеклоочистителей, отопления и др. До скорости 48 км/ч автомобиль разгоняется за 12 с. Запас хода при скорости 48 км/ч составляет 75 км, а при скорости 40 км/ч — 93 км. Продолжительность полной зарядки аккумулятора 7 ч.
Тот же самый автомобиль существует в гибридном исполнении. В этом случае электропривод дополнен бензиновым двигателем с рабочим объемом 197 см³; напряжение питающих батарей равно 72 В. Разгон автомобиля осуществляется электродвигателем, а при скорости 16 км/ч и выше, по усмотрению водителя, он может быть переключен на бензиновый двигатель или продолжать езду на электродвигателе. Во время остановки автомобиля бензиновый двигатель может продолжать работать, подзаряжая аккумуляторную батарею. Батареи могут быть заряжены и от осветительной сети. В гибридном исполнении суммарная максимальная мощность электрического и бензинового двигателей составляет 10 кВт, а максимальная скорость 56 км/ч. Разгон с места до скорости 48 км/ч происходит за 16 с. При эксплуатации автомобиля в гибридном варианте запас хода 240 км, при этом бензиновый двигатель расходует 11 л на 100 км пути. В случае эксплуатации только на электродвигателе зарядки аккумуляторной батареи хватает на 83 км.
Эти две модели автомобилей служат примером достигнутого в области разработки электромобилей для города. Размеры автомобилей при этом действительно минимальны, что, однако, еще не является признаком оптимальности решения. Каждый из описанных автомобилей сугубо одноцелевой и имеет слишком узкую сферу применения, так что неизвестно, как к нему отнесется покупатель.
Более вероятно, что в качестве городского автомобиля найдет применение маленький автомобиль, такой, как Фиат 126 или Ситроен 2CV, на котором возможно совершать и достаточно длительные поездки, причем с четырьмя пассажирами.
Проблемой остается эмиссия токсичных веществ, что в ровной степени относится и ко всем другим автомобилям с двигателями внутреннего сгорания.
У малых автомобилей обычного исполнения принято предусматривать большое пространство перед водителем. Конструктивные элементы, обеспечивающие это пространство, рассчитаны на то, чтобы деформироваться и снизить отрицательное ускорение, воздействующее на пассажиров автомобиля в случае аварии. Это обеспечивается дверями с удобным доступом к передним сиденьям. Между крылом автомобиля и краем подушки сиденья должен быть зазор 20-25 см для того, чтобы при аварии нога помещалась между деформировавшимися элементами конструкций. Минимальное пространство для ног отвечает существующим нормам. Этими нормами определяется положение переднего края сиденья, а, следовательно, и положение педалей управления. Большее смещение водителя вперед возможно только при перемещении сиденья (пассажир мог бы сесть в заднем положении сиденья и потом подвинуть вперед сиденье — прим. ред.). Недостатком такого исполнения является ряд манипуляций при посадке в автомобиль, при этом пространство для задних пассажиров начинается только от крайнего заднего положения передних сидений, что ведет к необходимости оставлять большее пространство перед задними сиденьями, что нежелательно.
На рис. 2 показан автомобиль Фиат 126, который в достаточной степени отвечает требованиям к городскому автомобилю, и в то же время пригоден для дальних поездок.
Рис. 2. Общее устройство городского автомобиля Фиат 126
Маленькие колеса этого автомобиля позволяют сместить сиденья пассажиров вперед; остаток пространства передка использовать под багажник и как защитный бампер. Короткий двигатель с воздушным охлаждением расположен сзади, в хорошо защищенном отсеке. Общая длина автомобиля составляет 3050 мм; это минимум для четырехместного автомобиля обычной компоновочной схемы. База 1840 мм еще достаточно велика, чтобы предотвратить нежелательное галопирование автомобиля при езде по неровной дороге.
Очень интересно конструктивное исполнение модели Изетта производства фирмы БМВ под названием Тип 600. Для рационального использования пространства над передним мостом доступ к передним сиденьям производится через дверь, открывающуюся вперед (рис. 3); к задним сиденьям осуществляется через боковую дверь, которая с целью снижения стоимости автомобиля предусмотрена только справа.
Рис. 3. Автомобиль БМВ-Изетта имеет в передней части
дверь для посадки на передние сиденья
Хотя длина этого автомобиля практически такая же, как автомобиля Фиат 600 (290 см), багажник, расположенный за задними сиденьями, более вместительный. Однако при этом отсутствует багажник спереди и зона, деформирующаяся в случае аварии. Кроме того, такой автомобиль требует больше места на стоянке у тротуара, чтобы открыть переднюю дверь для выхода из автомобиля. Эти причины послужили препятствием для серийного производства автомобиля (главной причиной снятия модели с производства является малый срок службы очень форсированного микролитражного двигателя и малый комфорт тесных четырехместных автомобилей — прим. ред.).
На рис. 4 показаны базовые точки, определяющие основные размеры автомобиля. За основу принято пространство для пассажиров, а высота автомобиля определяется верхней точкой голов пассажиров.
Рис. 4. Точки, определяющие габариты пассажирского салона автомобиля
При переднем расположении двигателя остальные базовые точки определяются высотой и длиной двигателя. При этом высота двигателя не должна ограничивать водителю обзорности вперед. Высота капота перед лобовым стеклом также не должна уменьшать эту обзорность. Перед водителем должно быть достаточно большое деформируемое пространство в качестве защитной зоны на случай аварии. Аналогичное защитное деформируемое пространство должно быть предусмотрено и в задней части автомобиля для защиты пассажиров в случае наезда сзади. Полученные таким образом точки определяют внешние контуры кузова.
Для того чтобы двигатель, выступающий вперед, не нанес при аварии жесткого удара пассажирам, его стремятся закрепить таким образом, чтобы при лобовом столкновении он сместился вниз, под автомобиль. Примером такого решения является автомобиль Вольво на рис. 5.
Рис. 5. Двигатель автомобиля Вольво подвешен на рычаге для смещения его под автомобиль при лобовом ударе
Двигатель сзади соединен с рамой рычагом, который при смещении двигателя назад направляет заднюю часть силовой установки вниз, под автомобиль; при этом двигатель проходит под кожухом коробки передач и не проникает внутрь салона.
Двигатель, выдвинутый вперед по отношению к переднему мосту, приводит к удлинению кузова автомобиля и не может служить пластическим, деформируемым при аварии, элементом. Поэтому желательно избегать сильного выдвижения двигателя вперед или устанавливать его поперек автомобиля так, чтобы он не выступал за габарит передних колес. В последнее время появился ряд удачных по компоновке моделей с передним поперечным расположением двигателя (например Фольксваген-Гольф, Ситроен СХ и т. д. — прим. ред.).
в раздел «Автосалон — описания, технические характеристики автомобилей»
| Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: |