“Simplicidade é a coisa mais difícil do mundo; esse é o limite extremo da experiência e o último esforço de um gênio. ” Leonardo da Vinci
Agora, muitas vezes olhando para a competição de veículos solares na Austrália, você pode ver a identidade de alguns carros, cuja forma se assemelha a um catamarã. Qual o motivo disso? Que vantagens esse formulário contém não apenas para máquinas solares?
Sobre isso, e muito mais será este artigo.
Primeiro, um pouco de teoria.
O arrasto aerodinâmico de um carro pode ser reduzido para três parâmetros.
- Resistência da área frontal do carro.
- Resistência da forma (atrito do ar nas superfícies laterais do carro).
- Uma turbulência de ar perto das rodas e sob o corpo.
Nesse caso, apenas o 1º parâmetro será considerado. Como o limite do segundo é uma queda, ele já foi considerado parcialmente em artigos anteriores sobre
“caudas em um carro” e a
anfibiosidade futura de veículos elétricos , o terceiro depende principalmente da largura do pneu e da forma do disco, e não afeta significativamente o resultado final (comparado ao primeiro dois).
Por frontal, entendemos a área F da maior seção transversal vertical do ATS, ou seja, contorno de sua projeção frontal. Em cálculos aproximados, o contorno real é simplificado por segmentos de linhas retas, permitindo representar a área como um conjunto de formas geométricas simples que não exigem cálculos complexos.
No caso de um carro com suspensão dependente, a área frontal é aproximadamente igual à soma de 3 áreas elementares, m2:
Onde
- área da cabine por asas, m2;
- área do feixe do eixo dianteiro, m2;
- a área aberta das rodas dianteiras, m2.
Veículos de suspensão independentes não possuem uma viga saliente embaixo do carro e, portanto, o cálculo se torna mais fácil. A forma do corpo depende do tamanho da área frontal e, quanto menor essa área, melhor você pode "trazer" a forma correta do corpo para reduzir a Cx (resistência da forma).
Devido ao espaço "C", os veículos com um layout de catamarã podem reduzir a área frontal total do carro.
Perseguindo o sol e a aerodinâmica.
O princípio de salvar a área frontal devido ao design do catamarã nos últimos anos é claramente visível no exemplo das
WSCs de assento
único.
Esses carros solares, como muitos outros não mostrados na figura, usam o mesmo princípio de organização da forma, semelhante a um catamarã. A necessidade desse formulário é o desejo de economizar energia em alta velocidade.
Os registros de velocidade devido à racionalização, no entanto, eram característicos dessa forma corporal anteriormente.
Assim, em 1949, o piloto Piero Taruffy construiu dois carros de catamarã ao mesmo tempo - Tarf I, Tarf II. Externamente, eles não eram praticamente diferentes.
Em 1949, Taruffy recebeu uma patente para seu carro de dois cascos nos Estados Unidos. Entre 1951-1952, o carro foi construído pela Gilera usando seu motor de moto mais potente. Ele deu 65 cv a 10400 rpm
O motor estava localizado na barquinha direita, o piloto e o sistema de controle na esquerda. Em 14 de outubro de 1954, Taruffy estabeleceu um recorde mundial para carros na classe de até 500 cm3 - 201 km / h.
Mas era apenas Tarf I. Ao mesmo tempo, com apenas um pequeno atraso, Taruffy estava construindo um segundo carro com um design semelhante - Tarf II. Nele havia um poderoso motor Maserati de 1720 cc e 290 cavalos de potência. Devido à cabine muito pequena, não havia espaço para o volante no carro, e o controle era realizado por duas alavancas, à direita e à esquerda, localizadas nas mãos do piloto. O carro tinha um layout oposto à primeira geração - o motorista estava sentado à direita, o motor estava à esquerda.
Surpreendentemente, o Tarf II, que começou a ser construído depois do Tarf I, terminou mais cedo. O primeiro registro - velocidade média a uma distância de 50 milhas, 231.744 km / h - Taruffy começou em 15 de janeiro de 1952.
De um a dois a quatro catamarãs locais.
A concessionária de carros de 1967 era rica em surpresas, e uma delas era o estranho conceito OSI Silver Fox.
À primeira vista, seu design era irracional - porque o corpo claramente precisava de rigidez na parte central, para que não cedesse sob a influência de forças externas. Além disso, o passageiro e o motorista sentaram-se a uma grande distância um do outro.
No entanto, o circuito de dois pontos da Silver Fox tinha uma grande vantagem - permitia passar sob a máquina exatamente a quantidade de ar necessária em uma pista específica para um movimento constante. Simplificando, o corpo permite ajustar o nível de força descendente. Para que o volume de massas de ar que passava pudesse ser regulado, a Silver Fox tinha até três asas de jumper: o "spoiler" traseiro era estacionário, o central era adaptável, alterando o ângulo de ataque dependendo do momento de inércia e o frontal era mecanicamente ajustável, como a maioria das asas estacionárias modernas .
Como resultado, o conceito, equipado com um motor Alpine de 1 litro e 4 cilindros e um peso de 500 kg, pode acelerar para 250 quilômetros por hora! Ao mesmo tempo, o consumo de combustível não era excessivo, o que também era importante para participar de maratonas diárias para as quais o carro estava sendo preparado.
Outras características interessantes do OSI Silver Fox incluem o arranjo original do volante “Lehman” (no lado direito) e uma espécie de equilíbrio entre os lados - o motor localizado no pontão esquerdo foi balanceado pelo motorista e o volante sobressalente, que estava à direita.
A forma do carro, que lembra a letra "P" no perfil, não foi esquecida em nossos dias. O laboratório de pesquisa PrISUm, composto por estudantes da Universidade Estadual de Iowa, construiu um protótipo de veículo elétrico solar Penumbra P14 que pode ser usado em estradas regulares.
Este carro ainda tem o potencial de reduzir o atrito se os desenvolvedores aplicarem a idéia de "humps" do Dodge Viper no teto.
Estruturalmente, o corpo é muito simples, vidros e rodas são os mais comuns, mesmo que haja um gravador de rádio como um carro comum. A única diferença óbvia são os painéis solares no teto e no capô. Conforme concebido pelos autores do projeto, este carro deve ser um certo estágio de transição entre um carro solar especializado e um carro elétrico comum para uso familiar. Entre os patrocinadores do projeto estão Siemens e Boeing, que não podem ser consideradas supérfluas, uma vez que o custo de desenvolvimento e construção é estimado em nada menos que US $ 750.000. Penumbra tem um alcance de 322 km. A carroceria deste carro é feita de materiais compostos à base de fibras de carbono, como a maioria dos carros elétricos solares, o que nos permite contar com uma boa proporção de força e peso.
Além da Penumbra, existem mais 2 modelos de solntsekars com uma forma semelhante.
Stella lux
Ardingly carro solar
Esses carros elétricos são menos adaptados ao uso normal do usuário, mas possuem melhores recursos.
Às vezes, menos para menos dá uma vantagem ...
A empresa dinamarquesa RUF International está desenvolvendo ativamente um projeto que combina transporte público e privado. O
site do projeto apresenta várias opções para o conceito de um novo monotrilho.
De acordo com o projeto, pequenas seções da pista podem ser superadas em estradas comuns, mas basicamente está planejado um movimento mais econômico nos trilhos do projeto original.
Esse veículo híbrido está planejado para ser totalmente automático, mas, se necessário, o motorista ainda pode controlar a máquina de forma independente. É verdade que a velocidade de movimento nos trilhos terá um limite não superior a 120 km / h, que não pode ser desativado.
De acordo com o projeto da RUF International, a rede de estradas para esses carros consistirá em seções ferroviárias de 25 quilômetros com “travessias” especiais a cada cinco quilômetros, para que alguns motoristas possam se juntar ao movimento, enquanto outros se desligam ou saem dos trilhos. A velocidade máxima entre as travessias (150 km / h) ao se aproximar das trocas será reduzida automaticamente para 30 km / h.
Está previsto que os carros elétricos em forma de U recebam energia ao dirigir em um monotrilho de maneira sem fio, e isso deve ser suficiente para um curto movimento nas estradas comuns. Devido a essa hibridação, será possível reduzir o peso e as dimensões das baterias de veículos elétricos, o que afetará positivamente as outras características desse transporte pessoal automatizado.
Duas opções para o uso desses veículos elétricos são consideradas.
- Carro elétrico pessoal com piloto automático nível 5.
- "Compartilhamento de carro" com base no cartão pessoal do usuário.
O sistema RAF é projetado com um alto nível de versatilidade e, portanto, está previsto que ele possa usar máquinas de diferentes classes. Caminhões, ônibus e carros, neste caso, simplesmente precisam ser adaptados para o movimento nos trilhos, devido ao canal em forma de V que passa ao longo da parte inferior do carro.
"Slot" corre no meio e no interior divide o interior em duas partes. Os desenvolvedores sugerem o uso da "colina" como apoio de braço ou "local para a criança".
O sistema de monotrilho foi projetado para grandes cidades, mas os autores do projeto não esqueceram os moradores da área suburbana: é fornecido um transporte híbrido com motores elétricos e a combustível.
A principal vantagem da introdução do sistema de transporte híbrido RUF será seu componente ambiental, que será expresso na redução dos custos de energia para transporte e manutenção de estradas.
Por exemplo, o transporte público suburbano chamado Maxi-RUF é um ônibus que pode transportar dez passageiros, sem contar o motorista.
A empresa trabalha em seu conceito desde 1988. A RUF International possui 16 patrocinadores, incluindo a subsidiária dinamarquesa da Siemens e os ministérios dinamarqueses de energia e meio ambiente.
À primeira vista, o conceito de dinamarqueses está em dúvida, embora este projeto tenha raízes muito antigas. Então, no século 19, o engenheiro francês Charles Larting desenvolveu um trilho de aparência semelhante para o movimento de locomotivas.
Este transporte ferroviário recebeu o nome - Monotrilho do sistema Lartig.
Este é um dos primeiros monotrilhos em geral e, ao mesmo tempo, um dos primeiros monotrilhos, com aplicação prática. Uma das estradas mais famosas em que foi usada chamava-se Listowel e Ballybunion Railway.
Na seção transversal, o caminho era semelhante à letra “A” com cerca de um metro de altura. Acima estava o trilho principal (de rolamento), e de baixo para os lados havia dois trilhos de guia. Este caminho foi estabelecido na superfície da terra em dormentes. Seções na forma da letra “A” foram instaladas a uma distância de cerca de um metro uma da outra. Como o comprimento das "pernas" das seções pode ser arbitrário, durante a construção, não há necessidade de nivelar o solo sob os trilhos!
Além das rodas principais apoiadas no trilho superior, as locomotivas e os vagões tinham rodas de apoio que repousavam nos trilhos de guia e protegiam o trem de tombar. O sistema Laring é altamente adaptável, fácil de desmontar e transportar de um lugar para outro.
O fator mais importante na operação dessa estrada é garantir o equilíbrio do trem. Antes da partida, o condutor certificou-se de que o número de passageiros na metade do carro em um lado do trilho correspondesse ao número de passageiros na metade do carro no outro lado do trilho. O projeto RUF, neste caso, não contornará esse “obstáculo” durante a implementação, mas carros e ônibus em peso certamente não podem ser comparados aos trens.
"Catamarãs" anfíbios
Um catamarã é originalmente um veículo aquático? Então, realmente, não havia híbridos anfíbios desse design?
Foram! E especialmente produtos caseiros originais podem ser encontrados no período da URSS.
Catamarã universal da URSS na água - gelo - terra. Uma observação sobre ele estava na revista Tech-Youth 1962, edição número 4, e na sua totalidade se parece com isso.
“O que fazer para os amantes de esportes aquáticos e turismo de longa distância, vivendo longe de rios e lagoas? Onde armazenar barcos a motor e barcos, como entregá-los na água, onde colocar os rodados e outros veículos necessários para o transporte e desnecessários quando a jornada começa na água?
Refletindo sobre essas questões, eu estava convencido de que a melhor solução é um veículo todo-o-terreno anfíbio que pode se mover sobre rodas no chão, nadar na água e no inverno deslizar em esquis na neve. Em um veículo todo-o-terreno, não custa nada dirigir várias dezenas de quilômetros ao longo da estrada. Chegando ao reservatório, basta remover as rodas e continuar a viagem pela água.
Para dar ao anfíbio o máximo de estabilidade possível, decidi fazê-lo na forma de um catamarã. Para fazer isso, foi necessário fazer duas conchas aerodinâmicas idênticas. Eu instalei 12 molduras de compensado de 10 mm em uma rampa de lançamento, encaixei 12 longarinas externas de uma ripas de pinheiro medindo 8x18 mm e 6 internas. Depois disso, o quadro de cada concha foi colado com uma camada de verniz de bétula.
Em seguida, é preparada uma composição para colar os quadros com chita grossa e fibra de vidro a partir de resinas epóxi: (EDF-1 - 60 partes, EDF-3 - 40 partes; ftalato de dibutil - 13 - 15 partes, polietileno poliol - 16-18 partes). Para evitar que o composto entre em suas mãos, são necessárias luvas de borracha e um macacão estofado com cordões nos punhos.As resinas epóxi são derramadas em um banho de folha de flandres e aquecidas a 80-90 ° .
Depois disso, o banho é instalado na balança e um plastificante (ftalato de dibutil) é adicionado a ele. A mistura é bem misturada e simultaneamente resfriada a 24 ° C. Agora, na mistura resfriada, é necessário adicionar um endurecedor (polietileno-poliol), misturando-o fortemente para evitar aglomerações. Tudo isso é aplicado uniformemente na superfície do invólucro e a temperatura deve estar em torno de 24 a 30 ° C, porque, caso contrário, a mistura rapidamente engrossa e penetra pouco na tecelagem do tecido. Chita grossa ou fibra de vidro é esticada sobre a camada de revestimento e cuidadosamente enrolada com espátulas. Em um verniz de bétula, um adesivo é feito de uma camada de fibra de vidro e uma camada de chita. Somente nos locais de futuras aberturas para os quadros de conexão, são coladas cintas transversais adicionais de 4 camadas de fibra de vidro coladas, cada uma com 20 cm de largura.
Depois que as irregularidades são suavizadas e suavizadas, cada concha é colada inteiramente com uma camada de fibra de vidro e uma faixa adicional é colada no fundo.
Em seguida, duas conchas simplificadas são interconectadas por quatro estruturas destacáveis soldadas de tubos de cromo com paredes finas. Garfos removíveis estão pendurados nas extremidades salientes das duas estruturas frontais, nas quais estão ligadas as rodas da scooter Tula-200, ou aerobarcos ou esquis.
Duas rodas dianteiras são conectadas bola-nirno e são rotativas. A terceira roda, montada entre os dois quadros traseiros da treliça trapezoidal, é a roda motriz. Está planejado instalar um motor com uma hélice para movimento na água ou na neve.
Atualmente, os suportes das rodas dianteiras e da treliça da roda traseira são removidos para o movimento da água. Um suporte com um carro móvel para a instalação do motor de direção de Moscou é montado no lugar da fazenda.
No verão de 1961, começaram os testes do catamarã na água. Com o motor "Moscow" em 10 litros. s e com 4 passageiros, o catamarã andava livremente em barcos dural do tipo Mir com o mesmo motor e 2-3 passageiros. Em plena aceleração, o catamarã entrou no modo de aplainamento, dois filetes de bigodes apareceram na frente e, entre as “caudas” das conchas, duas pequenas plumas de água divergentes em forma de leque. Não foram observados banheiras de hidromassagem características dos barcos a motor planos.
O catamarã provou ser muito estável devido a um tipo de "auto-regulação" devido à pressão de um fluxo divergente de água nas partes da cauda das conchas. O calado com uma carga de 800 kg foi de apenas 120 mm. O peso do catamarã com o motor de Moscou é de aproximadamente 120 kg. O controle da rotação do motor "Moscow" é realizado na cabine traseira esquerda. O gás é regulado girando a mangueira flexível.
Durante o teste, rigidez e resistência mecânica suficiente dos invólucros foram reveladas. Pode-se supor que, em termos de estabilidade e velocidade, o catamarã não cederá aos tipos de barcos a motor existentes. Se necessário, o casco do catamarã pode ser desconectado para transporte rodoviário ou ferroviário.
No futuro, serão realizados testes com aerobarcos, esquis, um motor M-61 de 30 cavalos e tração hidráulica nas rodas traseiras.
Ao construir o catamarã, usei as experientes resinas epóxi da fábrica de plásticos Nizhne-Tagilsky. Apesar da imperfeição da fabricação manual de cascas, elas são bem justificadas em termos de resistência mecânica e resistência à água. Embora essas resinas sejam de cor escura, elas podem ser pintadas conforme necessário. Durante a construção do catamarã, o Instituto Florestal de Ural me prestou assistência e membros do Clube Marítimo de Sverdlovsk, DOSAAF, ajudaram nos testes.
B. CARO, engenheiro.É uma pena que o autor não tenha pensado na versão aérea do uso de seu "catamarã para veículos todo-o-terreno", mas já pensamos em um catamarã aéreo em nosso tempo.
Catamarãs Voadores
A Carplane GmbH criou um carro voador específico.
Este carro voador não tem um, mas duas fuselagens inteiras, e tem a capacidade de se transformar de carro em avião. Como está indo isso? Quando o avião se move no chão, as asas e a hélice são dobradas no meio do carro, apenas entre duas fuselagens de assento único. Se uma máquina voadora precisar decolar, essas asas serão rapidamente expandidas com acionamentos elétricos, e a parte traseira de um carro voador com duas quilhas também será estendida por mais de dois metros.
O avião tem um motor de 150 cavalos de potência, na estrada pode acelerar para um máximo de 176 km por hora e no ar sua velocidade máxima é de 222 km por hora. A velocidade de cruzeiro de um carro voador da Carplane é de 200 km por hora e, se você voar com essa velocidade, um tanque de gasolina por 100 litros é suficiente para exatamente 830 quilômetros.O avião não é o único do tipo catamarã e existe um dispositivo ainda mais avançado em termos de aerodinâmica.
BiPod é um carro de avião que pode viajar em estradas regulares. O corpo da máquina é dividido em dois volumes. Em cada um dos "carros alegóricos", há um lugar para o motorista e o carro híbrido, e as asas podem dobrar na abertura entre os prédios.O dispositivo possui um circuito de acionamento híbrido serial. Portanto, em cada fuselagem existe um gerador rotativo de 450 cc ICE. As baterias de lítio estão localizadas no nariz e os motores elétricos de tração traseira de 15 quilowatts estão localizados na parte traseira. Rodas de direção na frente.PS: A história geralmente se move em círculo e talvez a transição para uma forma bifurcada de carros seja capaz de resolver não apenas os problemas de economia de energia, mas também a segurança dos pedestres, a estabilidade nas curvas e até a sobrevivência durante um impacto lateral. Tudo isso ainda é apenas conceitos de idéias no nível teórico e algumas analogias com tecnologias já comprovadas, mas, como na idéia da RUF, basicamente não há nada complicado aqui - a única questão é a necessidade de tais melhorias.