Личные автомобили в недалёком будущем

13. August 2012, 12:17 Разное

Автомобилестроение развивается. Есть надежда, что через пару десятков лет автомобили станут немножечко другими. И внешне, и, что более интересно, конструктивно другими. Наиболее занимательные ожидания касаются принципов движения, автоматизации, конструкции агрегатов и кузова. Многие перспективные технологии уже обсуждались, но интересно собрать их вместе, в одну записку. Все из упомянутых ниже решений уже опробованы в экспериментальных образцах.

С физико-технической точки зрения идеальным будет автомобиль, приводимый в движение электродвигателем, находящимся в каждом колесе. Минимальный вариант – четыре колеса (трёхколесные схемы – это ведь комиксы, не более того). Естественно, возможны варианты с шестью и более колёсами, но, скорее всего, личный автомобиль останется четырёхколёсным. Из соображений экономии.

Индивидуальный привод колёс позволяет реализовать активное управление движением автомобиля, что становится особенно актуально в различных критических ситуациях. Когда в прошлом году обсуждали колёса-моторы, было сделано резонное замечание: тормозить только электродвигателем – не выгодно, потребуется слишком мощный мотор. Очень уж эффективны, особенно если пересчитать на простую конструкцию, традиционные схемы, с дисками (ну или барабанами, не так важно) и торможением трением. Видимо, изменятся материалы, используемые для тормозных дисков и колодок: применят какие-нибудь “самоохлаждаемые”, сверхпрочные композиты, что позволит уменьшить размеры механизма. И построят смешанные схемы, где мощное торможение трением используется в экстренных случаях, а в прочих – достаточно электродвигателя.

Понятно, что все колёса управляемые, рулевые. Могут рулить независимо. Управление осуществляется по-разному, в согласии со скоростью движения и дорожной ситуацией. Понятно, что при перестроении на высокой скорости передние и задние колёса поворачиваются в одну сторону. При маневрировании на парковке – могут поворачиваться в разные, разворачивая автомобиль на месте.

Парковка полностью автоматическая. Подобное решение уже реализовано в серийных автомобилях. Причём автомобиль с полноуправляемым шасси паркуется уверенно: заехал на место боком, так же и выехал. Автоматика облегчает жизнь. Да, водитель должен находиться на месте, пока машина не припарковалась, но можно ничего руками не трогать, едет само. Очевидно, у водителя есть под рукой механизм перехвата действий робота: коснулся педали тормоза – всё, на ручном управлении, дальше паркуйся сам.

Вообще, полностью автоматическое управление на пути из точки А в точку Б вряд ли заинтересует массы, продавать такой автомобиль будет сложно. Потому что получается уже не автомобиль, а какой-то общественный транспорт, вроде метрополитена. Люди-индивидуалисты захотят рулить самостоятельно. Тем более, если водитель всё равно находится внутри автомобиля. Поэтому полностью автоматические системы управления автомобилем придут на его борт в виде предупреждающих происшествия устройств. Так, уже близки к внедрению автомобили, которые активно сопротивляются попытке водителя “тупо врезаться в стену”. Это известный “принцип лошади”: животное, как известно, весьма непросто заставить прыгнуть головой в стоящую перед ней бетонную преграду.

При сильном желании водителя, управляющие действия электроники можно будет преодолеть, приложив некоторые усилия. Однако от большинства проблем упреждающие действия полностью автоматических систем управления автомобиль уберегут.

Автомобиль будущего использует только электронные системы для организации водительского интерфейса. Не только педали, но и руль не имеют механической связи с системами автомобиля. Тем более, что последние и сами все электрические. Каналы передачи управляющих сигналов резервируются. Автомобиль, обнаруживший собственную опасную неисправность – никуда не поедет. Наверное, это тот случай, когда запрет электроники нельзя будет отменить силой.

Наиболее строгий сценарий развития предсказывает автомобили, которые будут останавливаться по полицейскому радиосигналу. Подобные системы уже использовались в Штатах. Удобно для обеспечения проезда специальных кортежей. Остаётся надеяться, что каналы для управления автомобилями будут защищены, иначе управлять движением чужих машин смогут какие-нибудь продвинутые автолюбители, как уже бывало с трамваями в Европе и со светофорами в тех же Штатах.

Изменения в конструкции автомобиля коснутся и механической части. Например, кузов получит адаптивные элементы. Это важно для аэродинамики. Собственно, различные автоматические антикрылья, выезжающие при необходимости, есть уже сейчас. В будущем, в дополнение к аэродинамическому “обвесу”, – меняется форма больших по площади внешних элементов кузова. Можно предположить, что сам кузов при этом будет в качестве силовой основы содержать адаптивную пространственную раму, которая при возникновении угрозы столкновения меняет характеристики жёсткости своих элементов в соответствии с типом, направлением и скоростью удара.

Подвеска – сплошь активная и адаптивная. С большими диапазонами рабочего хода и усилий, успешно компенсирует крены в поворотах. На высокой скорости – приседает, на малой – можно повыше. Это уже и не будущее, а серийное настоящее, просто пока такие подвески встречаются далеко не в каждом автомобиле.

Да, понятно, что показания приборов и всякая сопутствующая индикация, включая полезные предупреждения об опасности – всё проецируется куда-то на лобовое стекло. Это, опять же, не новинка даже. А использование камер делает возможным обзор если и не на 360 градусов, то близко к тому, исключая мёртвые зоны (ну, разве что пассажир загородит).

И это не все дополнения.

Адрес записки: https://dxdt.ru/2012/08/13/5137/

Похожие записки:



Далее - мнения и дискуссии

(Сообщения ниже добавляются читателями сайта, через форму, расположенную в конце страницы.)

Комментарии читателей блога: 21

  • 1. 13th August 2012, 13:41 // Читатель jno написал:

    Данный прогноз не учитывает одну важнейшую функцию автомобиля…
    Автомобиль нынче отнюдь не средство передвижения, вторичный половой признак!
    Оно же – статус. Оно же – понты.

  • 2. 13th August 2012, 16:48 // Читатель зашел в гости написал:

    а как насчет “земли”, т.е. умных систем регулировки движения? Умных светофоров, адаптируемых полос на дорогах (утром туда, вечером – назад, такое уже есть), систем регулировки движения для машин скорой помощи, эвакуаторов, систем поиска парковки, и т.д.
    Как мне кажется, “автомобиль будущего” не будет таковым без крепкой привязки к “умной” дорожной сети.

  • 3. 13th August 2012, 18:36 // Читатель jno написал:

    > утром туда, вечером – назад

    называется “реверсивная полоса”.
    там ещё над ней светофор специальный с красным “крестиком” и зелёной стрелочкой.

    а ещё в этом парадизе не хватает умных гаишников…

  • 4. 13th August 2012, 19:30 // Читатель зашел в гости написал:

    Умные гаишники будут – электронные. Элементы электронных “полицейских систем” уже есть на дорогах Европы и США, и в будущем их будет еще больше во всем мире. Один вариант – радар+фотоаппарат автоматически штрафуют за превышение скорости. Сам попадался на таком в Великобритании. Многие GPS-навигаторы уже предупреждают водителя о превышении скорости, так что в “умных” авто скорее всего будет функция (отключаемая?) ограничения скорости.
    Также на некоторых полицейских машинах установлены системы автоматического распознавания автомобильных номеров. Поток машин снимается на камеру, и автомобили без номеров, с истекшей регистрацией, или числящихся в угоне выявляются сразу же.

  • 5. 13th August 2012, 19:47 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    Не будут задние колеса поворачиваться. Может быть, на несколько градусов для подруливания в сложном повороте, но не более того. Чтобы позволить задним колесам поворачиваться под прямым углом надо увеличить колесные арки, а это приведет к уменьшению объема багажника.

    Но главное даже не это, а просто не нужно рулить задними колесами. Даже при парковке выигрыш небольшой, а уж при перестроении так его вообще нет.

    Вот чисто электронное управление действительно будет, со всеми сопутствующими проблемами (неожиданные отказы, несанкционированный доступ и так далее).

    Активные элементы кузова останутся экзотикой. Аэродинамика была популярна в 50-е годы, но с распространением мощных двигателей смысла думать о ней осталось мало.

    Ну и главная проблема – откуда брать электричество для электромоторов – по-прежнему остается плохо решенной.

  • 6. 13th August 2012, 20:23 // Читатель sarin написал:

    ответ знают создатели приуса. хотя это и не их изобретение. критический недостаток любых двигателей с огнём внутри (внешнего и внутреннего сгорания) в том, что рабочий режим у них сильно ограничен и КПД зависит от оборотов. необходимость сцепления и КПП возникает из-за этого, а автомат лишь зарывает эргономические трудности не избавляя от других. электрическому двигателю не нужно сцепление и динамика у него идеальная. на тяжёлой технике уже давно преобразуют энергию ДВС в электричество и уже оно приводит машину в движение. возможность запасть энергию при такой архитектуре даёт ещё преимущество экономичности.

    почему-то создатели машин не забивают на аэродинамику. достаточно взглянуть на капот современных гоночных машин.

  • 7. 13th August 2012, 20:38 // Читатель зашел в гости написал:

    sarin,

    речь идет не о том, чтобы совсем “забить” на аэродинамику, а об активных (читай – сложных и дорогих) элементах кузова, расчитаных на улучшение аэродинамики автомобиля. выигрыш от такой конструкции будет незначительный, а вот стоимость возрастет существенно. потребитель за это платить не будет.

  • 8. 13th August 2012, 21:01 // Читатель Z.T. написал:

    Все знают что Tesla Model S была доставлена клиентам, да? И про Google self driving car?

  • 9. 14th August 2012, 01:30 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    Гоночные машины ездят быстрее обычных, сцепление с дорогой им нужно больше и аэродинамические силы на высоких скоростях тоже заметнее.

    Чисто электрическую трансмиссию сделать на легкой машине тоже не просто. Не зря создатели примусов оставили традиционную трансмиссию.

  • 10. 14th August 2012, 18:20 // Читатель jno написал:

    Короче, Белаз рулит! :)

  • 11. 15th August 2012, 11:05 // Читатель Сергей написал:

    “С физико-технической точки зрения идеальным будет автомобиль, приводимый в движение электродвигателем, находящимся в каждом колесе.”
    Не все так просто.
    Во-первых, в колесе находится тормозной механизм. Места для электродвигателя и редуктора просто-напросто нет.
    Во-вторых, такая конструкция сильно увеличивает неподрессоренную массу. В результате снижается комфорт и возрастает вибронагруженность.

    “полностью автоматические системы управления автомобилем придут на его борт в виде предупреждающих происшествия устройств. Так, уже близки к внедрению автомобили, которые активно сопротивляются попытке водителя “тупо врезаться в стену”.”
    Такие системы недопустимы с точки зрения законодательства. Действия водителя по управлению ТС являются абсолютным приоритетом, иначе водитель не может отвечать за последствия ДТП.

    “Автомобиль, обнаруживший собственную опасную неисправность – никуда не поедет.”
    И в этом ничего хорошего нет. Допустим, понизился уровень масла, автомобиль обнаружил эту неисправность и остановился посреди автобана. И вместо опасности провернуть вкладыши коленвала появилась опасность тяжелого ДТП с многочисленными человеческими жертвами.
    Поэтому вывод один: управляющее воздействие со стороны водителя должно иметь абсолютный приоритет над любой автоматикой.

  • 12. 15th August 2012, 13:27 // Александр Венедюхин:

    Я примерно так и написал: пусть водитель пересиливает сопротивление электроники, мешающей долбить бетонную стену.

  • 13. 15th August 2012, 14:37 // Читатель mihanick написал:

    Очень хочется ё-мобиль на дорогах увидеть. Причем именно ту версию, которую всё обещают – чтоб роторно-лопастной ДВС и по электромотору на ось. В кажом колесе движок и впроямь не нужен, достаточно муфты, которая будет перераспределять момент.
    А кстати, кто помнит, как называлась машина с 4-я управляемыми колесами? Тойота какая-то была, кажись.

  • 14. 15th August 2012, 18:13 // Читатель зашел в гости написал:

    вот:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Steering#Production_cars_with_active_four_wheel_steering

  • 15. 15th August 2012, 18:22 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    Редуктор в колесе не нужен – речь идет о прямом приводе. У барабанных тормозов в середине все равно пусто. Увеличение неподрессоренной массы можно компенсировать активной подвеской. К тому же исчезают всякие ШРУСы, которые тоже неподрессорены.

    Вот если ставить по электромотору на ось, а не в каждое колесо, тогда действительно выигрыша никакого. Какой смысл затевать электрификацию всей машины чтобы убрать один вал и торсеновский межосевой дифференциал, который как раз неплохо работает.

  • 16. 15th August 2012, 21:53 // Читатель jno написал:

    > пусть водитель пересиливает сопротивление электроники

    это канает в самолёте (буквально: перетягивание автопилота штурвалом или РУСом), но для автомобиля – убийство.
    не те времена реакции, не те “пилоты”…

  • 17. 15th August 2012, 21:54 // Читатель Сергей написал:

    Читатель mihanick написал:
    “Очень хочется ё-мобиль на дорогах увидеть. Причем именно ту версию, которую всё обещают – чтоб роторно-лопастной ДВС и по электромотору на ось.”
    Забудьте. Этот прожект (не проект, а именно ПРОЖЕКТ) не имеет никакого отношения к реальности. На Франкфуртском автосалоне в 2011 году стенд ё-мобиля даже не пустили в павильон электромобилей и гибридов.

    Читатель Jeff Zanooda написал:
    “Редуктор в колесе не нужен – речь идет о прямом приводе.”
    Приемлемый по габаритам электродвигатель без редуктора не сможет обеспечить необходимый крутящий момент.

    “Увеличение неподрессоренной массы можно компенсировать активной подвеской.”
    Нельзя. Законы Ньютона действуют даже тогда, когда о их существовании забывают :)

  • 18. 15th August 2012, 22:01 // Читатель jno написал:

    http://blogs.computerra.ru/36899 вот вам личный транспорт :)

  • 19. 16th August 2012, 17:10 // Читатель зашел в гости написал:

    надувной самолет – это сюда:
    https://dxdt.ru/2012/01/06/4360/

  • 20. 16th August 2012, 17:39 // Читатель зашел в гости написал:

    а вообще, как мне кажется, развитие самого автомобиля уже достигло некоего “пика”. Недорогое, простое авто давным-давно выполняет все возложенные на него задачи: едет далеко и быстро, везет много, и с комфортом. Дальнейшие улучшения будут незначительны, а их стоимость велика.
    А вот дорожная сеть отстает в своем развитии на годы, если не десятилетия. Начиная с дорожного покрытия и заканчивая пропускной способностью дорог. По-моему, необходимо создать нечто вроде “дорожного DARPA”: рассматривать предложения о регулировке транспортных потоков (как автомобильных, так и общественного транспорта), от разных организаций. Только заниматься этим должны именно частники, а не мэрия: как только чиновники за что-то берутся, считай что дело загублено…

  • 21. 17th August 2012, 15:52 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    Закон Ньютона – как дышло, куда повернул – туда и вышло.

    Допустим, наехали мы правым передним колесом на препятствие, колесо поднялось, подвеска сжалась. Переехали через препятствие. Теперь подвеске надо колесо опустить, а сделать это быстро мешает Ньютон – колесо-то тяжелое. Если просто сильнее толкать, тот же Ньютон будет пихать кузов машины в противоположную сторону, тряся пассажиров.

    Но поскольку подвеска активная, никто не мешает упереться левым задним колесом сильнее, чтобы скомпенсировать.