Исследовательская работа студентов "Автомобили будущего"

Исследовательская работа

АВТОМОБИЛИ БУДУЩЕГО

Звягинцев Артем Игоревич, студентка 1 курса

Государственное автономное профессиональное образовательное

учреждение Самарской области «Тольяттинский колледж

сервисных технологий и предпринимательства»

Научный руководитель: Калинкина Светлана Анатольевна

Наша работа посвящена развитию транспорта в ближайшем будущем.

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. 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.

Цель: рассмотреть автомобиль будущего с учётом основных тенденций в автомобилестроении и потребностям человека.

Задачи:

1.Собрать материал об истории развития автомобилестроения и об основных тенденциях автомобилестроения в настоящее время.

2. Проанализировать собранный материал

3. Сделать прогноз о развитии отрасли в будущем.

Перед тем, как рассмотреть автомобили будущего, необходимо окунуться в историю и узнать, когда появился первый автомобиль и как он выглядел. Это позволит составить полную картину эволюции автомобильной промышленности.

Что же такое автомобиль?

Автомобиль – это

- Уникальный механизм, созданный человеком для различных целей, а именно: как средство передвижения, для перевозки грузов и пассажиров, для роскоши, для коммерческих целей, для гонок, развлечений и других подобных целей, и работающий на бензине, дизеле, пропане и электричестве.

- Транспортное средство на колёсном (реже полугусеничном или другом) ходу с собственным двигателем для перевозок по безрельсовым путям.

- Моторное дорожное транспортное средство, используемое для перевозки чего-нибудь или кого-нибудь.

Как выглядели первые автомобили?

Первые известные чертежи автомобиля (с пружинным приводом) принадлежат Леонардо да Винчи, однако ни действующего экземпляра, ни сведений о его существовании до наших дней не дошло. В 2004 году эксперты Музея истории науки из Флоренции смогли восстановить по чертежам автомобиль, доказав тем самым правильность идеи Леонардо. В 1769 году французский изобретатель Кюньо испытал первый образец Машины с паровым двигателем, известный как «малая телега Кюньо», а в 1770 году — «большую телегу Кюньо». Сам изобретатель назвал её «Огненная телега» — она предназначалась для буксировки артиллерийских орудий. Именно «Огненную телегу» считают предшественником не только автомобиля, но и паровоза. Справедливости ради заметим, паровые тележки для обычных дорог строились также и в других странах, однако были они неудобными и тяжёлыми, поэтому широкого распространения не получили. Были отдельные случаи построения легковых автомобилей как предметов роскоши. Так в историю вошли полноприводной паровик Берсталла и Хилла созданный в 1824 году и итальянское паровое ландо Bordino построенное в 1854 году.

Появление лёгкого, компактного и достаточно мощного двигателя внутреннего сгорания открыло широкие возможности для развития автомобиля. В 1885 году немецкий изобретатель Г. Даймлер, а в 1886 году его соотечественник К. Бенц изготовили и запатентовали первые самодвижущиеся экипажи с бензиновыми двигателями. В 1895 году К. Бенц изготовил первый автобус с ДВС. В 1896 году Г. Даймлер изготовил первое такси и грузовик. В последнем десятилетии XIX века в Германии, Франции и Англии зародилась автомобильная промышленность. Немалый вклад в широкое распространение автомобильного транспорта внёс американский изобретатель и промышленник Г. Форд, широко применивший конвейерную систему сборки автомобилей.

В России в 1780-е годы над проектом автомобиля работал известный русский изобретатель Иван Кулибин. В 1791 году он изготовил повозку-самокатку, в которой он применил маховое колесо, тормоз, коробку скоростей, подшипники качения. В России автомобили появились в конце XIX века. Стоит отметить, что первый иностранный автомобиль в России появился в 1891 г. Его привез из Франции на пароходе издатель и редактор газеты «Одесский листок» В. В. Навроцкий. Первый русский автомобиль был создан Яковлевым и Фрезе в 1896 году и показан на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде.

Каким будет автомобиль будущего?

Все мы, наверное, смотрели фильмы про фантастику или читали известных писателей фантастов. Так многие из них наверняка представляли, каким будет автомобиль будущего. Очень часто этот автомобиль представляли летающим или в виде летающий тарелки, а иногда и совсем необычным. Так давайте взглянем на автомобиль нашего времени и предположим, каким он будет лет через 20-30-50.

В настоящее время в автомобилестроении существуют следующие основные тенденции:

- Погоня за экономичностью – современные двигатели значительно меньше потребляют топлива, чем двигатели былых лет.

- Экологичность – автомобиль не должен загрязнять окружающую среду.

- Увеличение мощности – с развитием технологий и науки возросла и мощность двигателя.

- Безопасность – современный автомобиль должен быть безопасен, чтобы защитить водителя и пассажира в случаи аварии.

- Хорошая обтекаемость автомобиля - для того чтобы, увеличить экономичность и мощность двигателя

- Уменьшение размера автомобиля - так как машин с каждым годом становится всё больше, а дорожное пространство не увеличивается, то уже сейчас, например, в Европе, очень популярны автомобили малых размеров.

Кстати, существует противоположная тенденция, а именно увеличение размеров автомобиля. Связано с увеличением безопасности и улучшением комфорта обитателей автомобиля.

В будущем, у водителя появится большое количество электронных помощников. Вообще в автомобиле не останется почти механических частей – всё заменит электроника. Она будет следить за автомобилем и за водителем, а также за дорожной ситуацией. В будущем – у электроники будет больше прав в управлении, чем у водителя, а может и в далеком будущем она и вовсе заменит человека. Тогда человеку только предстоит задать маршрут, а автомобиль сам его довезет до места назначения.

Дизайн автомобиля претерпит ряд существенных изменений. Будет актуален «подвижный дизайн», когда вид автомобиля будет преобразоваться в зависимости от конкретной ситуации. В будущем автомобиль разделятся на два вида: городской автомобиль и спортивный автомобиль. Городской автомобиль будет предназначен для поездок по городу, из-за этого будет иметь компактные формы, и будет экономичным. Спортивный же автомобиль будет оригинален, больших размеров для удобства водителя и будет автомобилем выходного дня.

Варианты автомобилей будущего:

1. Автомобили с электрическим двигателем (будет малых размеров и будет питаться от обычной электрической розетки).

2. Автомобили с водородным двигателем (в будущем производство водорода будет дешевым, а значит выгодным большинству автомобилистов).

3. Автомобили на солнечных батареях - такой автомобиль будет работать от солнечной энергии или ветра. Недостатка в топливо тоже быть не может.

4. Двигатели на сжатом воздухе. Никаких лишних выбросов, губящих атмосферу, не будет.

Что мы ждем от машин, которые, возможно, изменят представление, каким должен быть автомобиль XXI века?

• CityCar – автомобиль-трансформер

Сейчас все больше людей стремятся в крупные города-мегаполисы, дороги и улицы которых в самые часы-пики превращаются в одну сплошную пробку. А что самое трудное, так это втиснуть свою машину, чтобы припарковаться. Дизайнеры давно начали работать над проблемой: как сделать автомобиль компактным для парковки, и в то же время удобным при передвижении и комфотным в салоне. Так появился CityCar. Этот двухместный автомобиль может складываться и раскладываться в длину. Так в разложенном состоянии его длина составит 2,5 метра, а в максимально сложенном всего 1,5 метра. Припарковать такой автомобиль не составит труда, тем более, что авто может вращаться вокруг своей оси, ведь каждое колесо поворачивается на 120 градусов и имеет свой микродвигатель. Теперь чтобы припарковаться в узком месте длиной всего чуть более 1,5 метра, достаточно просто втиснуться. А что если прижаться слишком близко боковой частью авто к стене или другому автомобилю? Теперь и это возможно. Водитель может прижать свой CityCar куда угодно, а выйти через открывающееся вперед ветровое стекло.

• AirPod – экомобиль

Самая большая проблема, которой озадачены экологи со всего мира - это выбросы отработавших газов. Современные автомобилестроители уже внедряют в свои авто катализаторы, уменьшающие загрязнение окружающего воздуха, делают гибридные двигатели, работающие наполовину от электричества, наполовину от топлива. Многие концерны уже предлагают полностью электрифицированные автомобили, а кто-то придумал машину, которая работает на обычных мусорных отходах. Но компания MDI придумала уникальный автомобиль, двигатель которого работает на обычном воздухе. AirPod питается обычным воздухом, которым мы дышим, и выбрасывает его же - воздух обратно в атмосферу. Оказывается воздушный двигатель этого авто работает почти по такому же принципу, как двигатель внутреннего сгорания, только вместе горючей смеси, поршни двигает сильно сжатый воздух. Правда, у этого авто есть свои сложности. Так как воздух в баке должен быть под очень сильным давлением, это может быть опасным при повреждении, то разработчики нашли способ обезопасить его. При повреждении бак начинает расслаиваться, образуя множество трещин, и воздух начнет покидать его. Так что, при эксплуатации такого транспортного средства выброс CO2 будет по сути нулевым.

• Аэромобиль

Самой идее гибрида самолета и автомобиля уже больше века, но пока речь идет лишь о единичных образцах и проектах с неопределенными перспективами. Массовому распространению летающих авто мешают несколько объективных проблем, тем не менее будущее уже ближе, чем кажется: с некоторых пор такие аппараты не фантастика и не блажь, а реальность. На фестивале инноваций Pioneers Festival в Вене представили первый в мире летающий автомобиль AeroMobil 3.0. Прототип аэромобиля разрабатывался в течение последних 24 лет. С октября 2016 года транспортное средство находится на стадии летных испытаний в реальных погодных условиях. То же касается «Аэромобиля», он также рассчитан на перевозку двух человек. Он обладает складывающимися крыльями. Его мотор разгоняет машину на шоссе до 160 км/ч, а в небе – до 200 км/ч. Топливо – обычный бензин.

• Автомобиль-амфибия

Машина-амфибия — транспортное средство, способное передвигаться как по земле, так и по воде. В основном подобные машины разрабатывают по заказу военных, например, плавающие танки и БТРы. Для гражданского машиностроения это нехарактерные конструкторские решения, чаще всего это удел фирм-энтузиастов, хотя иногда на рынок и поступают небольшие партии экспериментальных машин, например: ГАЗ-46, ЗИС-485, УАЗ-3907, ВАЗ-2122, Amphicar, Лопасня, Емеля, Тайга.

• GoogleCar - автомобиль, который передвигается без водителя

GoogleCar - автомобиль, созданный на базе Toyota Prius, уже прошел более 500 000 километров испытаний в штатах Невада и Калифорния (США). Ведь только там местные законы позволяют передвигаться автомобилям, которые способны осуществлять движение без участия водителя. Как же это работает? На крыше GoogleCar установлен оптический радар, который пускает 64 расходящихся сенсорных луча, они сканируют пространство вокруг авто за один поворот зеркала и передают 3-х мерную картинку в процессор. В бамперах также находятся сенсоры, которые следят за препятствиями на дороге, пешеходами и другими машинами. В верхней части ветрового стекла находится камера, которая различает сигналы светофора и читает дорожные знаки. Маршрут бортовой компьютер прокладывает по GPS и выбирает оптимальное движение. По всей информации компьютер регулирует газом, тормозом, движением рулевого колеса и другими светозвуковыми функциями автомобиля. Так, что можно сказать, что профессию шофера в будущем, к сожалению, ждет такая же участь, что и кучеров в начале XX века.

• Солнцемобиль

В стремлении сделать транспортные средства независимыми от бензоколонки и розетки, на фоне борьбы за экологию, родилась идея создания автомобиля, работающего только за счет полученной солнечной энергии. Внешность солнцемобиля весьма забавна: обтекаемая форма с максимально большой плоской верхней поверхностью, на которой размещены солнечные панели. Малая полезная поверхность для размещения солнечных элементов и их невысокий КПД (максимум лишь 20-22%), заставляет конструкторов предельно уменьшать массу, используя легкие материалы и отказываясь от всего «лишнего». Под эту категорию даже иногда попадает колесо, делая электромобиль трехколесным. По этой же причине солнцемобиль, который не может перевозить тяжелый груз, внутреннее пространство рассчитано на 1-2 человек, но есть исключения – голландский концепт Stella – первый в мире 4-х местный электромобиль.

Заключение:

В этой работе мы рассмотрели различные варианты развития транспортной отрасли в будущем. 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.

Автомобиль «будущего» будет удовлетворять всем потребностям человека, а именно:

• работать на экологически чистом топливе;

• комфортабельным;

• экономичным;

• бесшумным.

Библиография:

1. В.А.Заворотов «От идеи до моделей»

2. http://amastercar.ru/articles/future-avto.shtml

3. http://onegadget.ru/og/112

4. http://www.membrana.ru/articles/inventions/2001/12/26/190400.html

5. www.wikipedia.org

• 1 слайд

  Автомобили будущего Подготовил: студент группы 623 Звягинцев А.И. Тольятти, 2017 Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Самарской области "Тольяттинский колледж сервисных технологий и предпринимательства" (ГАПОУ ТКСТП)

• 2 слайд

  * Перед тем, как рассмотреть автомобили будущего, необходимо окунуться в историю и узнать, когда появился первый автомобиль и как он выглядел. Это позволит составить полную картину эволюции автомобильной промышленности. рассмотреть автомобиль будущего с учётом основных тенденций в автомобилестроении и потребностям человека. Собрать материал об истории развития автомобилестроения и об основных тенденциях автомобилестроения в настоящее время. Проанализировать собранный материал. Сделать прогноз о развитии отрасли в будущем.

• 3 слайд

  * Автомобиль - это Транспортное средство на колёсном (реже полугусеничном или другом) ходу с собственным двигателем для перевозок по безрельсовым путям Моторное дорожное  транспортное средство, используемое для перевозки чего-нибудь или кого-нибудь Уникальный механизм, созданный человеком для различных целей, а именно: как средство передвижения, для перевозки грузов и пассажиров, для роскоши, для коммерческих целей, для гонок, развлечений и других подобных целей, и работающий на бензине, дизеле, пропане и электричестве

• 4 слайд

  * В 2004 году эксперты Музея истории науки из Флоренции смогли восстановить по чертежам автомобиль, доказав тем самым правильность идеи Леонардо. Первые известные чертежи автомобиля (с пружинным приводом) принадлежат Леонардо да Винчи, однако ни действующего экземпляра, ни сведений о его существовании до наших дней не дошло.

• 5 слайд

  * В 1769 году французский изобретатель Кюньо испытал первый образец Машины с паровым двигателем, известный как «малая телега Кюньо», а в 1770 году — «большую телегу Кюньо». Сам изобретатель назвал её «Огненная телега» — она предназначалась для буксировки артиллерийских орудий.

• 6 слайд

  * Были отдельные случаи построения легковых автомобилей как предметов роскоши. Так в историю вошли полноприводной паровик Берсталла и Хилла созданный в 1824 году и Итальянское паровое ландо Bordino построенное в 1854 году

• 7 слайд

  * В России в 1780-е годы над проектом автомобиля работал известный русский изобретатель Иван Кулибин. В 1791 году им была изготовлена повозка-самокатка, в которой он применил маховое колесо, тормоз, коробку скоростей, подшипники качения

• 8 слайд

  * Появление лёгкого, компактного и достаточно мощного двигателя внутреннего сгорания открыло широкие возможности для развития автомобиля. В 1885 году немецкий изобретатель Г. Даймлер, а в 1886 году его соотечественник К. Бенц изготовили и запатентовали первые самодвижущиеся экипажи с бензиновыми двигателями.

• 9 слайд

  * В 1895 году К. Бенц изготовил первый автобус с ДВС. В 1896 году Г. Даймлер изготовил первое такси и грузовик. В последнем десятилетии XIX века в Германии, Франции и Англии зародилась автомобильная промышленность.

• 10 слайд

  * Немалый вклад в широкое распространение автомобильного транспорта внёс американский изобретатель и промышленник Г. Форд, широко применивший конвейерную систему сборки автомобилей

• 11 слайд

  * В России автомобили появились в конце XIX века. Первый иностранный автомобиль в России появился в 1891 г. Его привез из Франции на пароходе издатель и редактор газеты «Одесский листок» В. В. Навроцкий. Первый русский автомобильбыл создан Яковлевым и Фрезе в 1896 году и показан на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде. "Руссо-Балт С24/30", 1910г. скорость- 65 км/ч "Россия" , 1901 г. скорость-35 км/ч. Первый русский автомобиль 1896 г., скорость-20 км/ч.

• 12 слайд

  * Каким будет автомобиль будущего? Все мы, наверное, смотрели фильмы про фантастику или читали известных писателей фантастов. Так многие из них наверняка представляли, каким будет автомобиль будущего. Очень часто этот автомобиль представляли летающим, часто в виде летающий тарелки, а иногда и совсем необычным. Так давайте взглянем на автомобиль нашего времени и предположим, каким он будет лет через 20-30-50.

• 13 слайд

  * В настоящее время в автомобилестроении существуют следующие основные тенденции: Погоня за экономичностью – современные двигатели значительно меньше потребляют топлива, чем двигатели былых лет. Увеличение мощности – с развитием технологий и науки возросла и мощность двигателя. Экологичность – автомобиль не должен загрязнять окружающую среду. Безопасность – современный автомобиль должен быть безопасен, чтобы защитить водителя и пассажира в случаи аварии. Хорошая обтекаемость автомобиля Уменьшение размера автомобиля

• 14 слайд

  * Варианты автомобилей будущего Электрический двигатель Водородный двигатель будет работать от солнечной энергии или ветра в будущем производство водорода будет дешевым, а значит выгодным большинству автомобилистов Солнечные батареи Сжатый воздух будет малых размеров и будет питаться от обычной электрической розетки двигатель, будет экономичен, экологичен и достаточно мощным

• 15 слайд

  Автомобили будущего CityCar – Автомобиль-трансформер AirPod – экомобиль *

• 16 слайд

  Автомобили будущего GoogleCar – автомобиль без водителя Солнцемобиль *

• 17 слайд

  Автомобили будущего Аэромобиль Автомобиль-амфибия *

• 18 слайд

  * Заключение Автомобиль «будущего» будет удовлетворять всем потребностям человека, а именно: - работать на экологически чистом топливе; - комфортабельным; - экономичным; - бесшумным.