«La simplicité est la chose la plus difficile au monde; c'est la limite extrême de l'expérience et le dernier effort d'un génie. » Léonard de Vinci
Maintenant, en regardant souvent la concurrence des véhicules solaires en Australie, vous pouvez voir l'identité de certaines voitures, dont la forme ressemble à un catamaran. Quelle en est la raison? Quels avantages ce formulaire contient-il non seulement pour les machines solaires?
À ce sujet, et bien plus sera cet article.
Tout d'abord, un peu de théorie.
La traînée aérodynamique d'une voiture peut être réduite à trois paramètres.
- Résistance de la zone frontale de la voiture.
- Résistance à la forme (frottement de l'air sur les surfaces latérales de la voiture).
- Une turbulence d'air près des roues et sous le corps.
Dans ce cas, seul le 1er paramètre sera pris en compte. La limite sur le second étant une baisse, elle était déjà partiellement prise en compte dans les articles précédents sur les
«queues sur une voiture» et la
future amphibie des véhicules électriques , la troisième dépend principalement de la largeur du pneu et de la forme du disque, et n'affecte pas significativement le résultat final (par rapport au premier deux).
Par frontal, nous entendons l'aire F de la plus grande section verticale de l'ATS, c'est-à-dire contour de sa projection frontale. Dans les calculs approximatifs, le contour réel est simplifié par des segments de lignes droites, vous permettant de représenter la zone comme un ensemble de formes géométriques simples qui ne nécessitent pas de calculs complexes.
Dans le cas d'une voiture à suspension dépendante, la surface frontale est approximativement égale à la somme de 3 zones élémentaires, m2:
O Where
- surface cabine par ailes, m2;
- aire de faisceau de l'essieu avant, m2;
- la zone ouverte des roues avant, m2.
Les véhicules à suspension indépendants n'ont pas de poutre saillante sous la voiture, et donc le calcul devient plus facile. La forme du corps dépend de la taille de la zone frontale, et plus cette zone est petite, mieux vous pouvez «apporter» la forme correcte du corps en longueur pour réduire le Cx (résistance de forme).
En raison de l'espace «C», les véhicules avec un aménagement catamaran peuvent réduire la surface frontale totale de la voiture.
Chasing the sun and aerodynamics.
Le principe d'économie de surface frontale grâce à la conception du catamaran ces dernières années est clairement visible sur l'exemple des
WSC monoplaces
.
Ces voitures solaires, comme beaucoup d'autres non représentées sur la photo, utilisent le même principe d'organisation de la forme, ressemblant à un catamaran. Le besoin de cette forme est le désir d'économiser de l'énergie à grande vitesse.
Les records de vitesse dus à la rationalisation étaient cependant caractéristiques de cette forme de corps auparavant.
Ainsi, en 1949, le pilote Piero Taruffy a construit deux catamarans à la fois - Tarf I, Tarf II. Extérieurement, ils n'étaient pratiquement pas différents.
En 1949, Taruffy a reçu un brevet pour sa voiture record à deux coques aux États-Unis. Entre 1951-1952, la voiture a été construite par Gilera en utilisant son moteur de moto le plus puissant. Il a donné 65 ch à 10400 rpm
Le moteur était situé dans la nacelle droite, le pilote et le système de commande dans la gauche. Le 14 octobre 1954, Taruffy établit un record du monde pour les voitures de la catégorie jusqu'à 500 cm3 - 201 km / h.
Mais ce n'était que Tarf I. En même temps, avec un léger décalage, Taruffy construisait une deuxième voiture de conception similaire - Tarf II. Sur celui-ci se trouvait un puissant moteur Maserati de 1720 cm3 et 290 chevaux. En raison du très petit cockpit, il n'y avait pas de place pour le volant dans la voiture, et le contrôle était effectué par deux leviers, à droite et à gauche, situés aux mains du pilote. La voiture avait une disposition opposée à la première génération - le conducteur était assis à droite, le moteur était à gauche.
Étonnamment, le Tarf II, qui a commencé à être construit plus tard que le Tarf I, s'est terminé plus tôt. Le premier record - vitesse moyenne à une distance de 50 milles, 231,744 km / h - Taruffy l'a établi le 15 janvier 1952.
Du simple au 2-4 catamarans terrestres locaux.
Le concessionnaire de 1967 a été riche en surprises, et l'un d'eux était l'étrange concept OSI Silver Fox.
À première vue, sa conception était irrationnelle - car le corps avait clairement besoin de rigidité dans la partie centrale, pour ne pas s'affaisser sous l'influence de forces externes. De plus, le passager et le conducteur étaient assis à une grande distance l'un de l'autre.
Cependant, le circuit à deux ponts Silver Fox avait un gros avantage - il permettait de passer sous la machine exactement la quantité d'air nécessaire sur une piste particulière pour un mouvement régulier. Autrement dit, le corps vous permet d'ajuster le niveau d'appui. Afin que le volume des masses d'air passant puisse être régulé, Silver Fox avait jusqu'à trois ailes de sauteur: le «spoiler» arrière était stationnaire, le central était adaptatif, changeant l'angle d'attaque en fonction du moment d'inertie, et l'avant était réglable mécaniquement, comme la plupart des ailes stationnaires modernes .
En conséquence, le concept, équipé d'un moteur Alpine 4 cylindres de 1 litre et ayant un poids à vide de 500 kilogrammes, pourrait accélérer à 250 kilomètres par heure! Dans le même temps, la consommation de carburant n'était pas excessive, ce qui était également important pour participer aux marathons quotidiens pour lesquels la voiture était préparée.
Parmi les autres caractéristiques intéressantes de l'OSI Silver Fox, citons la disposition d'origine du volant «Lehman» (sur le côté droit) et une sorte d'équilibrage entre les côtés - le moteur situé dans le ponton gauche était équilibré par le conducteur et la roue de secours, qui étaient à droite.
La forme de la voiture, qui rappelle la lettre «P» de profil, n'a pas été oubliée à notre époque. Le laboratoire de recherche PrISUm, composé d'étudiants de l'Iowa State University, a construit un prototype de véhicule électrique solaire Penumbra P14 qui peut être utilisé sur des routes ordinaires.
Cette voiture a encore le potentiel de réduire la traînée si les développeurs appliquent l'idée de "bosses" de la Dodge Viper sur le toit.
Structurellement, la carrosserie est très simple, le vitrage et les roues sont les plus courants, même il y a un magnétophone radio comme une voiture ordinaire. La seule différence évidente est les panneaux solaires sur le toit et la hotte. Tel que conçu par les auteurs du projet, cette voiture devrait être une certaine étape de transition entre une voiture solaire spécialisée et une voiture électrique ordinaire à usage familial. Parmi les sponsors du projet figurent Siemens et Boeing, qui peuvent être considérés comme non superflus, puisque le coût de développement et de construction est estimé à pas moins de 750 000 $. Penumbra a une autonomie de 322 km. La carrosserie de cette voiture est réalisée en matériaux composites à base de fibres de carbone, comme la plupart des voitures électriques solaires, ce qui nous permet de compter sur un bon rapport résistance / poids.
En plus de Penumbra, il existe 2 autres modèles de solntsekars ayant une forme similaire.
Stella lux
Voiture solaire Ardingly
Ces voitures électriques sont moins adaptées à une utilisation normale par l'utilisateur, mais présentent de meilleures fonctionnalités.
Parfois moins à moins donne un plus ...
La société danoise RUF International développe activement un projet combinant transport privé et transport public. Le
site Web du projet présente diverses options pour le concept d'un nouveau monorail.
Selon le projet, de petites sections de la voie peuvent être surmontées sur des routes ordinaires, mais un déplacement fondamentalement plus économique sur des rails de conception originale est prévu.
Un tel véhicule hybride devrait être entièrement automatique, mais si nécessaire, le conducteur peut toujours contrôler la machine de manière indépendante. Certes, la vitesse de déplacement sur rails aura une limite maximale de 120 km / h, qui ne peut pas être désactivée.
Selon le projet RUF International, le réseau de routes pour ces voitures sera composé de tronçons ferroviaires de 25 kilomètres avec des «passages à niveau» spéciaux tous les cinq kilomètres afin que certains conducteurs puissent rejoindre le mouvement, tandis que d'autres arrêtent ou quittent les rails. La vitesse maximale entre les «traversées» (150 km / h) à l'approche des échangeurs sera automatiquement réduite à 30 km / h.
Il est prévu que les voitures électriques en U recevront de l'énergie lors de la conduite sur un monorail sans fil, et cela devrait suffire pour un court déplacement sur les routes ordinaires. Grâce à cette hybridation, il sera possible de réduire le poids et les dimensions des batteries des véhicules électriques, ce qui affectera positivement les autres caractéristiques de ce transport personnel automatisé.
Deux options d'utilisation de ces véhicules électriques sont envisagées.
- Voiture électrique personnelle avec niveau de pilote automatique 5.
- "Autopartage" basé sur la carte personnelle de l'utilisateur.
Le système RAF est conçu avec un haut niveau de polyvalence et il est donc prévu qu'il pourra utiliser des machines de différentes classes. Les camions, les autobus et les voitures dans ce cas doivent simplement être adaptés pour se déplacer sur les rails en raison du canal en forme de V passant le long du dessous de la voiture.
"Slot" fonctionne au milieu et à l'intérieur divise l'intérieur en deux parties. Les développeurs suggèrent d'utiliser la «colline» comme accoudoir ou «lieu pour l'enfant».
Le système de monorail est conçu pour les grandes villes, mais les auteurs du projet n'ont pas oublié les habitants de la banlieue: un transport hybride avec des moteurs électriques et à carburant est fourni.
Le principal avantage de l'introduction du système de transport hybride RUF sera sa composante environnementale, qui se traduira par la réduction des coûts énergétiques pour le transport et l'entretien des routes.
Par exemple, le transport public de banlieue appelé Maxi-RUF est un bus qui peut transporter dix passagers, sans compter le conducteur.
L'entreprise travaille sur son concept depuis 1988. RUF International compte 16 sponsors, dont la filiale danoise de Siemens et les ministères danois de l'énergie et de l'environnement.
À première vue, le concept des Danois est mis en doute, bien que ce projet ait en fait des racines très anciennes. Ainsi, au XIXe siècle, l'ingénieur français Charles Larting a développé un rail d'apparence similaire pour le mouvement des locomotives.
Ce transport ferroviaire a reçu le nom - Monorail du système Lartig.
C'est l'un des premiers monorails en général, et en même temps l'un des premiers monorails, qui avait une application pratique. L'une des routes les plus célèbres sur lesquelles elle était utilisée s'appelait Listowel and Ballybunion Railway.
En coupe transversale, le chemin était similaire à la lettre «A» d'environ un mètre de haut. Au-dessus se trouvait le rail principal (porteur), du bas sur les côtés, il y avait deux rails de guidage. Ce chemin a été établi à la surface de la terre sur des traverses. Des sections en forme de lettre «A» ont été installées à une distance d'environ un mètre les unes des autres. Étant donné que la longueur des "jambes" des sections peut être arbitraire, lors de la construction, il n'est pas nécessaire de niveler le sol sous les rails!
En plus des roues principales reposant sur le rail supérieur, les locomotives et les wagons avaient des roues de support qui reposaient sur les rails de guidage et protégeaient le train contre le basculement. Le système Laring est hautement adaptable, facile à démonter et à transporter d'un endroit à l'autre.
Le facteur le plus important dans le fonctionnement d'une telle route est d'assurer l'équilibre du train. Avant le départ, le conducteur s'est assuré que le nombre de passagers dans la moitié du wagon d'un côté du rail correspondait au nombre de passagers dans la moitié du wagon de l'autre côté du rail. Le projet RUF dans ce cas ne contournera pas cet «obstacle» lors de la mise en œuvre, mais les voitures et les bus en poids ne peuvent certainement pas être comparés aux trains.
"Catamarans" amphibies
Un catamaran est-il à l'origine un véhicule nautique? Alors vraiment, il n'y avait pas d'hybrides amphibies de cette conception?
Étaient! Et surtout des produits faits maison originaux se trouvent dans la période de l'URSS.
Catamaran universel de l'URSS sur l'eau - la glace - la terre. Une note à son sujet figurait dans le journal Tech-Youth 1962, numéro 4, et dans son intégralité ressemble à ceci.
«Que faire pour les amateurs de sports nautiques et de tourisme longue distance, loin des rivières et des étangs? Où stocker les bateaux à moteur et les bateaux, comment les livrer à l'eau, où mettre les essieux montés et autres véhicules nécessaires au transport et inutiles lorsque le voyage commence sur l'eau?
En réfléchissant à ces problèmes, j'étais convaincu que la meilleure solution était un véhicule tout terrain amphibie qui peut se déplacer sur roues au sol, nager sur l'eau et, en hiver, glisser sur des skis dans la neige. Sur un tel véhicule tout-terrain, il ne coûte rien de parcourir plusieurs dizaines de kilomètres le long de la route. Arrivé au réservoir, il suffit de retirer les roues et de continuer le voyage dans l'eau.
Pour donner aux amphibiens autant de stabilité que possible, j'ai décidé de le faire sous la forme d'un catamaran. Pour ce faire, il a fallu réaliser deux coques rationalisées identiques. J'ai installé 12 cadres de contreplaqué de 10 mm sur une cale de halage, intégré 12 limons externes à partir d'une latte de pin mesurant 8x18 mm et 6 internes à l'intérieur. Après cela, le cadre de chaque coque a été collé avec une couche de placage de bouleau.
Ensuite, une composition pour coller les cadres avec du calicot grossier et de la fibre de verre est préparée à partir de résines époxy: (EDF-1 - 60 parties, EDF-3 - 40 parties; phtalate de dibutyle - 13-15 parties, polyéthylène polyol - 16-18 parties). Pour éviter de mettre le composé sur vos mains, le visage, des gants en caoutchouc et une salopette muette avec des cordons sur les poignets sont nécessaires.Les résines époxy sont versées dans un bain de fer blanc et chauffées à 80–90 ° C.
Après cela, le bain est installé sur la balance et un plastifiant (phtalate de dibutyle) y est ajouté. Le mélange est soigneusement mélangé et simultanément refroidi à 24 ° C. Maintenant, dans le mélange refroidi, vous devez ajouter un durcisseur (polyéthylène-polyol), en le mélangeant fortement pour éviter l'agglomération. Tout cela est appliqué uniformément sur la surface de la coque, et la température devrait être d'environ 24-30 ° C, car sinon le mélange s'épaissit rapidement et pénètre mal le tissage du tissu. Le calicot grossier ou la fibre de verre est étiré sur la couche de revêtement et soigneusement roulé avec des spatules. Sur un placage de bouleau, un autocollant est composé d'une couche de fibre de verre et d'une couche de calicot. Ce n'est qu'aux endroits des futures ouvertures pour les cadres de connexion que des bandes transversales supplémentaires de 4 couches de fibre de verre sont collées, chacune de 20 cm de large.
Une fois les irrégularités lissées et lissées, chaque coque est entièrement collée avec une couche de fibre de verre et une bande supplémentaire est collée sur le fond.
Ensuite, deux coques profilées sont interconnectées par quatre cadres détachables soudés à partir de tuyaux chromés à paroi mince. Des fourches amovibles sont accrochées aux extrémités saillantes des deux cadres avant, auxquels sont fixées soit les roues du scooter Tula-200, soit les hydroptères, soit les skis.
Deux roues avant sont connectées boule-nirno et sont rotatives. La troisième roue, montée entre les deux cadres arrière sur la poutre trapézoïdale, est la roue motrice. Il est prévu d'installer un moteur avec une hélice pour se déplacer sur l'eau ou la neige.
À l'heure actuelle, les supports des roues avant et de la poutre de roue arrière sont retirés pour permettre le mouvement de l'eau. Un support avec un chariot mobile pour l'installation du moteur de direction de Moscou est monté à la place de la ferme.
Au cours de l'été 1961, les essais du catamaran sur l'eau ont commencé. Avec le moteur "Moscou" en 10 litres. s et avec 4 passagers, le catamaran marchait librement autour de bateaux durs du type Mir avec le même moteur et 2-3 passagers. À plein régime, le catamaran entre en mode rabotage, deux filets de moustaches apparaissent devant, et entre les «queues» des coquilles, deux petits panaches d'eau divergents en forme d'éventail. Aucun tourbillon caractéristique des bateaux à moteur à poupe plate n'a été observé.
Le catamaran s'est révélé très stable grâce à une sorte d '«autorégulation» due à la pression d'un courant d'eau divergeant sur les parties arrière des coques. Le tirant d'eau avec une charge de 800 kg n'était que de 120 mm. Le poids du catamaran avec le moteur de Moscou est d'environ 120 kg. Le contrôle de la rotation du moteur "Moscou" se fait dans la cabine arrière gauche. Le gaz est régulé en tournant le tuyau flexible.
Au cours des essais, une rigidité et une résistance mécanique suffisante des coques ont été révélées. On peut supposer qu'en termes de stabilité et de vitesse, le catamaran ne cédera pas aux types de bateaux à moteur existants. Si nécessaire, la coque du catamaran peut être déconnectée pour le transport par route ou rail.
À l'avenir, des tests seront effectués avec des hydroptères, des skis, un moteur M-61 de 30 chevaux et une traction arrière hydraulique.
Lors de la construction du catamaran, j'ai utilisé les résines époxy expérimentées de l'usine de plastique Nizhne-Tagilsky. Malgré l'imperfection de la fabrication manuelle des coques, elles sont bien justifiées en termes de résistance mécanique et de résistance à l'eau. Bien que ces résines soient de couleur sombre, elles peuvent être peintes au besoin. Lors de la construction du catamaran, l'Institut forestier de l'Oural m'a fourni une assistance et des membres du club marin de Sverdlovsk DOSAAF ont aidé aux tests.
B. CHER, ingénieur.Dommage que l'auteur n'ait pas pensé à la version aéroportée de l'utilisation de son "véhicule tout-terrain-catamaran", mais nous avons déjà pensé à un catamaran à air comprimé à notre époque.
Catamarans volants
Carplane GmbH a créé une voiture volante spécifique.
Cette voiture volante n'a pas un, mais deux fuselages entiers, et a la capacité de se transformer de voiture en avion. Comment ça se passe? Lorsque l'avion se déplace au sol, les ailes et l'hélice sont repliées au milieu de la voiture, juste entre deux fuselages monoplaces. Si une machine volante doit décoller, ces ailes sont rapidement déployées à l'aide d'entraînements électriques et l'arrière d'une voiture volante à deux quilles est également allongé de plus de deux mètres.
Carplane a un moteur de 150 chevaux, sur la route, il peut accélérer à un maximum de 176 km par heure, et dans les airs, sa vitesse maximale est de 222 km par heure. La vitesse de croisière d'une voiture volante Carplane est de 200 km par heure, et si vous volez dessus avec cette vitesse, un réservoir d'essence pour 100 litres suffit pour exactement 830 kilomètres.Carplane n'est pas le seul catamaran d'avion de ce type et il existe un dispositif encore plus avancé en termes d'aérodynamique.
BiPod est une voiture d'avion qui peut voyager sur des routes régulières. Le corps de la machine est divisé en deux volumes. Dans chacun des "flotteurs", il y a une place pour le conducteur et la propulsion hybride, et les ailes peuvent se replier dans l'ouverture entre les bâtiments.L'appareil dispose d'un circuit de pilotage hybride série. Donc, dans chaque fuselage, il y a un générateur rotatif ICE de 450 cc. Les batteries au lithium sont situées dans le nez et les moteurs électriques à traction arrière de 15 kilowatts sont situés à l'arrière. Roues directrices à l'avant.PS: L'histoire se déplace souvent en cercle, et peut-être que la transition vers une forme de voiture bifurquée pourra résoudre non seulement les problèmes d'économie d'énergie, mais aussi la sécurité des piétons, la stabilité dans les virages et même la survie lors d'un impact latéral. Tout cela n'est encore que des concepts d'idées au niveau de la théorie, et quelques analogies avec des technologies déjà éprouvées, mais comme avec l'idée du RUF, il n'y a fondamentalement rien de compliqué ici - la seule question est la nécessité de telles améliorations.