Транспортное средство

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Автомобили сейчас являются самыми распространенным транспортными средствами, использующими двигатель внутреннего сгорания
Конная упряжка долгое время оставалась наиболее распространённым транспортным средством, использующим для передвижения мускульную силу
Трубопровод является одновременно и транспортным средством, и транспортной системой
Пепелац — яркий пример вымышленного научно-фантастического транспортного средства

Транспортное средство (сокр. тс)  — техническое устройство для перевозки людей и/или грузов. В отличие от грузоподъёмных и подъёмно-транспортных устройств, транспортные средства используют, как правило, для перевозки на относительно дальние расстояния.

Наземные транспортные средства классифицируются по типу двигателя или способу движения по поверхности: колесный[1], гусеничный, рельсовый или лыжный. Транспортное средство, которое в качестве опоры при передвижении использует газообразную или жидкую среду, называют судном (в просторечии «корабль»).

Примеры транспортных средств[2]

История транспортных средств[править | править вики-текст]

Передвижение[править | править вики-текст]

Источник энергии[править | править вики-текст]

Для приведения транспортного средства в движение необходим источник энергии. Необходимая энергия может быть получена различными способами, например, из окружающей среды: сила ветра для парусников, солнечная энергия для электромобилей или трамваев. Энергия может также храниться в различных формах, откуда она может быть получена при необходимости, в этом случае важными критериями являются объем, заряд и мощность используемого средства хранения энергии.

Широко распространенным видом источника энергии является топливо. Двигатели внешнего сгорания могут использовать в качестве топлива практически все горючие вещества, в то время как двигатели внутреннего сгорания и реактивные двигатели конструируются под конкретный вид тип топлива: бензин, керосин, дизельное топливо или этанол.

Другим распространенным видом источника энергии является батареи. Аккумуляторы имеют преимущество в том, что могут иметь различный объем и мощность, являются экологически чистыми, просты в установке и обслуживании[24]. Батареи также способствовали распространению электродвигателей, которые имеют свои преимущества. С другой стороны, аккумуляторы имеют низкую плотность энергии, короткий срок службы, низкую производительность при экстремальных температурах, долгое время зарядки и трудности с утилизацией (хотя обычно их перерабатывают)[24]. Как и топливо, аккумуляторы накапливают энергию химическим способом и при несчастном случае могут вызвать ожоги и отравление[25]. Батареи также теряют свою эффективность с течением времени[26]. Для экономии времени, затрачиваемой на зарядку, разряженные батареи возможно заменять на заряженные[27], однако, это влечет за собой дополнительные затраты на оборудование и может быть непрактичным при использовании больших батарей. Кроме того, аккумуляторы должны быть стандартизированы для того, чтобы было просто произвести быструю замену. С батареями схожи топливные элементы, поскольку получение электрической энергии из них происходит также путем преобразования химической энергии. Они имеют свои преимущества и недостатки.

Контактные рельс и сеть являются источником электрической энергии для поездов метро, электропоездов на железной дороге, трамваев и троллейбусов.

Сфера применения солнечной энергии в транспортных средствах в настоящее время развивается. Первые транспортные средства на фотоэлементах были построены и успешно испытаны, в том числе NASA Pathfinder — питающийся от солнечных батарей самолет.

Атомная энергия является особой формой хранения энергии, и в настоящее время используется только в больших судах и подводных лодках, в основном военных. Ядерная энергия может быть высвобождена при помощи ядерного реактора, ядерной батареи, либо многократной детонации ядерных бомб. Сферу применения ядерной энергии на транспортных средствах в течение длительного времени пытаются расширить, например, проводились эксперименты с атомными самолетами Ту-119 и Convair X-6.

Моторы и двигатели[править | править вики-текст]

Необходимая для приведения транспортного средства в движение энергия берется из источника энергии и потребляется одним или несколькими моторами (двигателями).[28]

Большинство транспортных средств оснащены двигателями внутреннего сгорания, поскольку они достаточно дешевы, просты в обслуживании, надежны, безопасны и имеют небольшие размеры. Так как двигатели внутреннего сгорания сжигают топливо постепенно, то они позволяют преодолевать большие расстояния, но при этом непрерывно загрязняют окружающую среду. С двигателями внутреннего сгорания связаны двигатели внешнего сгорания. Примером последних могут служить паровые двигатели. Помимо топлива паровые двигатели также нуждаются в воде, что делает их непрактичными для ряда целей. Паровым двигателям также необходимо определенное время, чтобы набрать необходимую для начала движения температуру, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которых могут начать приводить транспортное средство в движение сразу после подачи топлива и его воспламенения, хотя это не рекомендуется производить в холодных условиях. Так же паровые двигатели при сжигании угля выбрасывают в атмосферу соединения серы, которые приводят к вредным кислотным дождям.[29]

Обычные двигатели внутреннего сгорания имеют прерывистый принцип работы, поэтому в авиации они были заменены реактивными двигателями и газовыми турбинами, которые также относятся к разряду двигателей внутреннего сгорания, но имеют непрерывный принцип работы. Реактивные двигатели легче и, в частности, при использовании на самолетах, эффективнее. С другой стороны, они стоят дороже и требуют более тщательного ухода. Они также получают повреждения от попадания посторонних предметов внутрь и выбрасывают выхлопы с очень большой температурой. Железнодорожные локомотивы, использующие в качестве двигателя турбины, называют газотурбовозами. Примерами наземных транспортных средств, использующих газотурбинные двигатели, могут служить танки Абрамс и Т-80, мотоцикл MTT Turbine Superbike и лайнер Celebrity Millenium. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель во многом похож на газотурбинный двигатель, но он почти не имеет движущихся частей. По этой причине он был очень привлекательным для дизайнеров автомобилей в прошлом, однако, издаваемый им шум, тепло, и неэффективность привели к отказу от его использования. Историческим примером применения пульсирующего двигателя были крылатые ракеты Фау-1. Детонационные пульсирующие воздушно-реактивные двигатели до сих пор иногда используется в любительских экспериментах. С появлением современных технологий, детонационные импульсные двигатели были применены на практике, примером можно считать успешное испытание самолета Rutan VariEze. Несмотря на то, что двигатель с импульсной детонаций является гораздо эффективнее реактивных и газотурбинных двигателей, он всё ещё имеет недостатки из-за экстремальных уровней шума и вибрации. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели тоже имеют мало подвижных частей, но они хорошо функционируют только при высоких скоростях, поэтому их использование ограничено несущими винтами вертолетов и сверхзвуковыми самолетами, такими как Lockheed SR-71.[30][31]

Ракетные двигатели используются в основном на ракета-носителях, ракетных санях и экспериментальных самолетах. Ракетные двигатели являются самыми мощными. Самое тяжелое транспортное средство, из поднимавшихся когда-либо с поверхности Земли: ракета Сатурн-5 была оснащена пятью ракетными двигателями F-1 общей мощностью в 180 000 000 лошадиных сил (134 226 МВт).[32] Ракетные двигатели имеют достаточно простую конструкцию и используют для работы только топливо и катализатор, например перекись водорода.[33] Это делает их привлекательными для использования в необычных транспортных средствах, таких как реактивные ранцы. Несмотря на свою простоту, ракетные двигатели зачастую опасны и подвержены взрывам. Используемые в настоящее время разновидности ракетного топлива огнеопасны, ядовиты, едки и криогенны. Данный вид двигателей страдает от низкой эффективности. Перечисленные недостатки ракетных двигателей привели к тому, что их используют только в случае крайней необходимости.

Электродвигатели используются в электромобилях, электрических велосипедах , электрических скутерах, маломерных судах, метро, поездах, троллейбусах, трамваях и экспериментальных самолетах. Электродвигатели очень эффективны, их КПД может составлять более 90 %.[34] Производимые в настоящее время электродвигатели достаточно мощные, надежные и имеют низкие эксплуатационные расходы, так же могут иметь различные размеры. Электродвигатели способны работать в большом диапазоне скоростей и моментов без наличия коробки передач (хотя для осуществления этого требуется больше чем один двигатель). Использование электродвигателей для приведения транспортных средств в движение ограничивается главным образом трудностью получения постоянного источника электроэнергии необходимой величины.

Пневматические двигатели используются на транспортных средствах экспериментально (например в воздухомобилях). Они простые, эффективные, безопасные, дешевые, надежные и работают в различных условиях. Одна из трудностей, возникающая при работе пневматических двигателей это охлаждающий эффект расширения газа, что приводит к замерзанию двигателя, а использовать подогрев проблематично.[35] Охлаждающий эффект, однако, возможно использовать как систему кондиционирования. Эффективность пневматического двигателя падает при уменьшении давления газа.

Ионные двигатели используются на некоторых спутниках и космических аппаратах. Они эффективны только в вакууме, что ограничивает их использование только космическим пространством. Ионные двигатели работают от электроэнергии, но они также нуждаются в топливе, таком как цезий или ксенон.[36] Ионные двигатели позволяют разогнать космический аппарат до очень высоких скоростей, используя относительно мало топлива. Большинство ионных двигателей эксплуатируемых сегодня имеют небольшое ускорение.[37]

Преобразование энергии для функционирования[править | править вики-текст]

Механическая энергия, которую производят двигатели для приведения транспортного средства в движение, должна быть преобразована в механическую работу, что производится посредством колёс, винтов, сопел и аналогичных средств.

Помимо преобразования механической энергии в движение, колеса позволяют транспортному средству катиться по поверхности за исключением транспортных средств, которые передвигаются удерживаясь за рельсы.[38] Колесо — это очень древнее изобретение, обнаруженные его образцы созданы более чем 5000 лет назад.[39] Колеса используются во множестве транспортных средств: автомобилях, бронетранспортерах, вездеходах, самолетах, поездах, скейтбордах, тачках и др.

Сопла используются в сочетании с практически всеми используемыми реактивными двигателями.[40] Примерами транспортных средств, имеющих сопла, являются реактивные самолеты, ракеты и гидроциклы. Большинство сопел имеют форму конуса или колокола,[40] некоторые необычные проекты имеют вид клина. Существуют нематериальные конструкции сопел, к ним можно отнести сопло, представляющее собой электромагнитное поле, ионного двигателя.[41]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Характеристика автотранспорта дается в международном стандарте ISO 3833:1977 Road vehicles — Types — Terms and definitions = Дорожные транспортные средства. Типы, термины и определения Webstore.anis.org
  2. Halsey, William D. (Editorial Director): MacMillan Contemporary Dictionary, page 1106. MacMillan Publishing, 1979. ISBN 0-02-080780-5
  3. Oldest Boat Unearthed. China.org.cn. Проверено 5 мая 2008. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  4. McGrail Sean Boats of the World. — Oxford, UK: Oxford University Press, 2001. — P. 431. — ISBN 0-19-814468-7.
  5. Africa's Oldest Known Boat. wysinger.homestead.com. Проверено 17 августа 2008. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  6. 8,000-year-old dug out canoe on show in Italy. Stone Pages Archeo News. Проверено 17 августа 2008. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  7. Lawler, Andrew (June 7, 2002). «Report of Oldest Boat Hints at Early Trade Routes». Science (AAAS) 296 (5574): 1791–1792. DOI:10.1126/science.296.5574.1791. PMID 12052936. Проверено 2008-05-05.
  8. 1 2 Denemark 2000, page 208
  9. McGrail Sean Boats of the World. — Oxford, UK: Oxford University Press, 2001. — P. 17–18. — ISBN 0-19-814468-7.
  10. DSC.discovery.com
  11. Verdelis, Nikolaos: «Le diolkos de L’Isthme», Bulletin de Correspondance Hellénique, Vol. 81 (1957), pp. 526—529 (526)
  12. Cook, R. M.: «Archaic Greek Trade: Three Conjectures 1. The Diolkos», The Journal of Hellenic Studies, Vol. 99 (1979), pp. 152—155 (152)
  13. Drijvers, J.W.: «Strabo VIII 2,1 (C335): Porthmeia and the Diolkos», Mnemosyne, Vol. 45 (1992), pp. 75-76 (75)
  14. Raepsaet, G. & Tolley, M.: «Le Diolkos de l’Isthme à Corinthe: son tracé, son fonctionnement», Bulletin de Correspondance Hellénique, Vol. 117 (1993), pp. 233—261 (256)
  15. 1 2 Lewis, M. J. T., «Railways in the Greek and Roman world», in Guy, A. / Rees, J. (eds), Early Railways. A Selection of Papers from the First International Early Railways Conference (2001), pp. 8-19 (11)
  16. 200 AD - MA JUN. B4 Network. Проверено 21 июля 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  17. Hylton Stuart The Grand Experiment: The Birth of the Railway Age 1820–1845. — Ian Allan Publishing, 2007.
  18. Kriechbaum, Reinhard. Die große Reise auf den Berg  (нем.), der Tagespost (15 мая 2004). Проверено 22 апреля 2009.
  19. Der Reiszug – Part 1 – Presentation. Funimag. Проверено 22 апреля 2009. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  20. Automobile Invention. Aboutmycar.com. Проверено 27 октября 2008. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  21. Canada Science and Technology Museum: Baron von Drais’ Bicycle (2006). Проверено 23 декабря 2006. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  22. Munson 1968
  23. World Vehicle Population Tops 1 Billion Units. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  24. 1 2 Сравнение аккумуляторов с другими источниками энергии (англ.). Battery University. Isidor Buchmann. Проверено 10 октября 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  25. Безопасность аккумуляторов (англ.). Electropaedia. Woodbank Communications Ltd. Проверено 10 октября 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  26. Кристофер Ламптон. Жизненный цикл аккумуляторной батареи в автомобиле (англ.). HowStuffWorks. Discovery Company. Проверено 10 октября 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  27. Кристофер Ламптон. Преимущества и недостатки электромобилей (англ.). HowStuffWorks. Discovery Company. Проверено 10 октября 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  28. Как работают двигатели в дизельных подводных лодках? (англ.). HowStuffWorks. Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  29. Какое влияние на окружающую среду приносит сжигание угля (англ.) (PDF). National Energy Foundation (British). Kentucky Coal Education. Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  30. Авиация: к нам прибыл летающий дымоход (англ.). TIME (26 November 1965). Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  31. Philippe Ricco. Сердце SR-71 «Чёрного дрозда»: двигатель J-58 (англ.). Aerostories. Проверено 18 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  32. Хронология истории (англ.). Kennedy Space Center. NASA. Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  33. Можно ли сделать ракетный двигатель, используя перекись водорода и серебро? (англ.). HowStuffWorks. Discovery Communications. Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  34. Эффективность электродвигателей (подсчет мощности электрических машин) (англ.). Resources, Tools and Basic Information for Engineering and Design of Technical Applications. National Electrical Manufacturers Association (USA). Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  35. Пневматические двигатели (англ.). Engine Types. Quasiturbine. Проверено 18 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  36. Инновационные двигатели (англ.). Glenn Research Center. NASA. Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  37. Часто задаваемые вопросы об ионных исследованиях (англ.). Deep Space 1(недоступная ссылка — история). DS1 Education & Public Outreach,. Проверено 20 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 23 октября 2004.
  38. Как автомобиль приводится в движение (англ.). HowStuffWorks. Discovery Company. Проверено 23 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  39. Aleksander Gasser. Старейшие в мире колеса найдены в Словении (англ.). Culture of Slovenia. Government Communication Office (March 2003). Проверено 23 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  40. 1 2 Сопла (англ.). Glenn Research Center. NASA. Проверено 23 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.
  41. Динамика полета LTI-20 (англ.). The Lightcraft Project (Rensselaer Polytechnic Institute). Lightcraft Technologies International. Проверено 23 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012.

См. также[править | править вики-текст]