blinnov’s blog

Мы живем в замечательное время. Впрочем, любая эпоха может быть замчательна по-своему вне зависимости от ее продолжительности, положения на оси времени и любых других неизвестных, определяющих время. Вот, эпоха ренессанса в Европе… как минимум, звучит красиво, не так ли? Или эпоха становления советской власти, тридцатые-сороковые-пятидесятые… стройки века, ДнепроГЭС, война, новые стройки века, пятилетки в три года. Ну разве не замечательно?

Впрочем, я не историк, интерес к этой науке мне был благополучно отбит на первом курсе универа одним очень талантливым преподавателем, причем то, насколько виртуозно он это сделал заствляет меня думать, что проблему употребления наркотиков молодежью можно было бы решить всего за пару академических часов всего лишь попросив его прочитать коротенькую лекцию в их защиту. Так что никаких пространных сравнений “сейчас” с “тогда” не будет. Ну, кроме разве что самых очевидных.

Вообще я давно хотел что-то подобное написать, но все было как-то недосуг. Но тут товарищ drugoi подкинул интересный материал, и разрозненные мысли, время от времени с топотом пробегающие у меня в голове от одного уха к другому, сложились во вполне отчетливую картинку.

Нет, не в эту конкретно, просто данная фотография является прекрасной квитэссенцией того, о чем я периодически подумывал в последнее время.

Для тех, кто не пошел по ссылке, объясню вкратце, что на фотография вверху вовсе не посвящена неудачному эксперименту боцмана с парапланом. Это парус. Приделанный к сухогрузу. Под некоторым углом выглядит даже менее нелепо, нежели седло на корове. А кроме шуток, этот парус, управляемый компьютером, за сутки хода экономит топлива примерно на 1000 долларов. Небольшое плавание из Австралии в Азию и обратно - пятьдесят кусков экономии, не говоря уже об уменьшении выбросов.

Если задуматься, то это просто великолепно - за прошлый век человечество продвинулось в механизации своего труда сильнее, чем за всю предыдущую историю, изобрело телевизор, автомобиль, компьютеры и мобильные телефоны, построило огромные океанские корабли… чтобы в начале века двадцать первого взять один из тех огромных сухогрузов и присобачить к нему парус, который уже никто и не в состоянии вспомнить кто и когда изобрел. Вот такой вот симбиоз технологий завтрашнего дня и то ли каменного, то ли бронзового века. Интересно, а если присобачить еще парочку таких парашютов, экономия вырастет пропорционально?

Впрочем, все не об этом. Я уже давно подозреваю, что все эти вопли о глобальном потеплении, greenhouse gas emissions, “карбон дайоксад” (это они так называют углекислый газ, страшновато звучит, правда?), конечности ископаемого топлива если и имеют под собой основу, то лежит она скорее в районе размещения банковских счетов вполне определенных лиц. Короче, это новый рынок такой. Вот автомобили - чего только не наделали в последние 15 лет для уменьшения выбросов, за что всем причастным лицам, конечно, большое спасибо, ибо дышать на дорогах действительно гораздо легче. Катализаторы, вторые катализаторы, зонды, инжекторы, управляемые компьютерами более мощными, чем тот, который сажал Буран на автопилоте, шокирующие цифры расхода “всего 7 литров на 100 километров” (это если завести двигатель, загнать машину на автовоз и там оставить) того и гляди - еще чуть-чуть и настанет всеобщая благодать. Но, блин, не настанет.

Все эти разговоры об экстраординарной эффективности, экономии, экологичности и т.п. превращаются в обычное маркетологическое вранье, стоит только вспомнить, каков реальный КПД двигателя внутреннего сгорания. Ну, не совсем вранье - такова уж природа этих моторов, ничего с этим не поделать. В любом случае, в области преобразования энергии, запасенной в горючих жидкостях в возвратно-поступательное движение пока никаких альтернатив особо не видно.

Проблема тут глубже. ДВС - это практически самое неудобное устройство для автомобиля, которое только можно было бы придумать. Даже паровой двигатель потенциально имеет определенные преимущества над бензиновыми конструкторами, из поршней, шатунов, колец, валов и прочей алхимии. А уж электрический… Кстати, на заре автомобилестроения многие изобретатели пытались применить именно элекромотор в качестве двигателя. К сожалению, все уперлись в проблему подходящего “бензобака” для электричества, хотя трамвай и троллейбус таки увидели свет.

Дело в том, что КПД электродвигателя теоретически равен 100%. И хотя в теории разницы между теорией и практикой нет, на практике разница эта очень заметна, но электрические моторы с КПД в 90% сегодня - это вовсе не суперсекретная разработка для военных. Подозреваю, что парочка подобных моторов найдется в любом современном компьютере.

Но даже это не самое главное. Есть такое страшное понятие, как крутящий момент. Грубо говоря, эта не более чем сила, с которой двигатель может тащить то, что к нему привяжут и понятно, что чем она больше, тем больше фана для водятла. Если еще немножко углубиться в школьный курс физики, то можно вспомнить, что максимальный силу хорошо было бы приложить именно в момент трогания с места (трение покоя, однако), и тут возникает загвоздка. По крайней мере с ДВС - если двигатель не крутится, он никакого момента не выдает вообще. Он вообще не способен работать на оборотах ниже 1000 в минуту, а тот момент, которым любят меряться владельцы авто с ведров вместо глушителя (они скорее меряются мощностью, но это пока неважно), достигается на высоких оборотах от 4000 до 6000 в минуту. И тут возникает дилема - нам надо бы тронуться и разогнаться, да мотор, сволочь такая, портит всю картину - колеса стоят на месте, а он крутится как зведенный (впрочем, почему как?). Ну, инженеры зря хлеб сто лет не ели, они изобрели сцепление, коробку передач, автоматическую коробку и даже вариатор. Это все для того, чтобы можно было извлекать максимальный крутящий момент из двигателя даже если колеса еле крутятся.

С точки зрения здравого смысла эта вся конструкция выглядит как результат генетического эксперимента по скрещиванию стада ежей с ужом. Причем одним. Совершенно очевидно, что весь этот карнавал в виде толпы шестеренок, прицепленный к мотору, в условиях нашей вселенной, где энергия пока не берется из ниоткуда, вовсе не улучшает КПД всей конструкции.

Так, а что же электромотор. Ну да, мы знаем, что заливать электричество в бак пока не получается. На этом, кажется, недостатки электрических двигателей начинаются и … заканчиваются. Дело в том, что свой максимальный момент они выдают при RPM = 0. Вкупе с тем, что их совершенно необязательно держать на “холостых”, это означает, что мотор можно присобачить прямо к колесам. Или вообще засунуть в него. Получится мечта джиппера - абсолютно независимый полный привод с каким угодно распределением момента по колесам. Хоть в разные стороны их крути. Коробки передач тоже слегка не нужно. Ну, какой-нибудь редуктор может иметь место, но это уже технические детали. Опять же - мотор может быть очень легким. Можно сделать мотор, который раскручивается до десятков тысяч оборотов в минуту (привет, Формула-1!), можно сделать мотор для трактора, выдающий сотни ньютон-метров на малых оборотах при довольно скромном аппетите.

Но, похоже, проблема с запасанием энергии пока является главной проблемой на пути внуков троллейбуса на дороги. Однако, несмотря на это, уже есть вот такой концепт:

и даже вот такое вот чудовище:

Первое - это вполне рабочий концепт двухместного электромобиля. Зовется TREV. Запас хода - 150 километров. Два места выглядят роскошью - в большинстве случаев сейчас в машинах ездят по одному. Заряжается от розетки. Насколько я понял, готов к производству.

Второе - это отвал башки. Это суперкар. Около 4 секунд до сотни. От 100 тысяч долларов. Запас хода больше 300 километров. 158 киловатт. Сколько ньютон-метров, боюсь представить, но производители говорят, что пока никто из поставщиков ниасилил сделать трансмиссию, которую мотор весом в 30 килограмм не разрывал бы в тряпки за пару тысяч километров. Кстати, очередь уже раскуплена.

Конечно, не все так гладко. Во-первых, для зарядки требуется время, что не такая большая проблема, если учесть, что большую часть своей жизни автомобили таки проводят в гараже или на стоянке. Во-вторых, и тут нельзя не согласиться с зелеными, производство батарей можно с трудом назвать экологически чистым. В-третьих, батареи довольно тяжелые (кстати, авторы Tesla Roadster поступили весьма остроумно - батарея машины составлена из литий-полимерных элементов вроде тех, что живут в батареях ноутбуков, причем, скорее всего, это они и есть). В четвертых, время жизни батарей ограничено, и тяжелые условия эксплуатации способны сократить их жизнь еще сильнее. В пятых, не совсем понятно, как быть странам с холодным климатом - батареи мороз не любят, да и тратить драгоценную электроэнергию на отопление салона как-то неразумна. Кстати, подобная проблема есть и у TREV - в условиях австралийского солнышка кататься в под стеклянным колпаком без кондиционера означает напрашиваться на разные неприятности со здоровьем.

Кстати, тут мне подумалось, почему никто не сделал до сих пор скутера на электрической тяге? Почему не сделал, вот они - покупай и езди себе на работу:

Делают в Австралии. Ребята, похоже, вообще не озаботились никакими разработками - мотор (с щетками, как в советском пылесосе!) в заднем колесе, четыре свинцовых аккумулятора под сиденьем. Заменить из на кусочек батарейки от Tesla Roadster и можно и запас хода до сотни км увеличить и мощность. Зато проблемы с кондиционером нет.

Как видим, подвижки в этом направлении есть, и вполне серьезные. На высказывания зеленых о вредности производства батарей и электричества и что все это едва ли не производит больше выбросов, нежели обычная машина, хочется возразить и посоветовать включить в рассмотрение также затраты и вредность производства и последующей утилизации всяких масел, антифиризов, расходных матераилов, фильтров и прочей ерунды, так необходимой соверменному ДВС. По сумме факторов картина получается явно не в пользу бензиновых и дизельных моторов.

Мне кажется, что основная проблема на пути электромобилей на рынок - это вовсе не эфимерный заговор нефтяных магнатов (хотя и они тут могуть быть причастны). Это скорее дикая инерционность автомобильной промышленности как таковой - ведь уже накоплен гигантский опыт производства моторов и трансмиссий, а тут придется все это выкинуть и заменить мотором, который можно носить в кармане и блоком управления размером с коробку от обуви - практически весь накопленный опыт оказывается бесполезным. То же самое можно сказать и про армию механиков, которые, похоже, пострадают не меньше производителей бензина - ни тебе масло с фильтрами поменять, ни движок перебрать. Там вообще ломаться, в принципе, будет нечему. Проблему же запасения энергии, несомненно, как-нибудь решат. Может, будут получать ее прямо на борту из бензина.

Ну и напоследок, мне сложно представить, как тряхнет международный рынок, который нынче очень сильно завязан на нефть и ее производные, если спрос на нее упадет…