Проект-исследование "Автомобиль будущего"
творческая работа учащихся по теме

Государственное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

Санкт-Петербургский центр детского (юношеского) технического творчества

Конкурс проектов технического моделирования и конструирования

«От идеи до воплощения»

Проект-исследование

Автомобиль будущего

Авторы: Храпылин Павел и Павлова Елизавета

                                                  Руководитель: Славная Алина Яковлевна

Санкт – Петербург

                                                   2015

Содержание:

1. Цель работы.
2. Введение.
3. Конструирование автомобиля.
4. Вывод.
5. Используемая литература.

Введение

Актуальность: В мире, на сегодняшний день, довольно часто случаются автокатастрофы, надвигается озоновая катастрофа, губится атмосфера из-за выхлопных газов. Мы решили придумать самый «совершенный автомобиль», который, возможно, откроет новую страницу в будущем автопрома. Этот автомобиль будет намного лучше всех автомобилей, которые есть на данный момент.

Цель работы: Спрогнозировав будущее автопрома рассмотреть возможность создания «Автомобиля будущего».

Задачи:

1. Изучить различные источники информации по существующим видам автомобилей.

2. Обобщить, проанализировать изученный материал.

3. Используя ум, хорошее воображение, основываясь на научные данные, создать свой «необычный автомобиль».

4. Показать достоинства и недостатки данного автомобиля.

Этапы проектно-исследовательской деятельности:

1. Сбор информации, из разных источников литературы  Интернет-ресурсов.
2. Анализ собранного материала.
3. Обобщение и выводы.
4. Разработка проекта «Автомобиля будущего».
5. Составление презентации и сообщения.
6. Защита исследовательской работы на Городском конкурсе проектов технического моделирования и конструирования «От идеи до воплощения»
7. Выступление в детских объединениях  и других мероприятиях.

В своей работе мы хотим:

Подумать о будущем автомобилестроения и поделиться с вами этими размышлениями.

Введение.

Интересные факты про автомобилестроение.

        1. История автомобиля началась ещё в 1768 с создания паросиловых машин, способных перевозить человека. В 1806 году появились первые машины, приводимые в движение двигателями внутреннего сгорания на англ. горючем газе, что привело к появлению в 1885 году повсеместно используемого сегодня газолинового или бензинового двигателя внутреннего сгорания.

2. Двое американцев — Чарльз Крейтон и Джеймс Харгис – в далеком 1930 году совершили одно из самых «рекордных» путешествий на автомобиле. Расстояние от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса и обратно (а это более 11 тысяч километров!) они сумели преодолеть на «заднем ходу».

3. Вам никогда не доводилось видеть старинные фотографии автомобилей? Если да, то Вы могли заметить – движущиеся автомобили на снимках получались с овальными колесами! Это было связано со скоростью работы фотокамер в то время – затворы с движущимися шторками создавали такой эффект из-за быстрого вращения колес. Однако тогда это воспринимали как благо – считалось, что такие снимки идеально передают стремительность и скорость. Позже художники комиксов и мультфильмов переняли эту особенность и тоже стали изображать автомобили с овальными колесами.

4. Многие знают, что автомобили Mercedes называются так благодаря дочери основателя компании – её звали Мерседес. А вот трехлучевая звезда, ставшая символом компании в 1909 году, символизирует успех марки Mercedes на суше, в воде и в воздухе – помимо автомобилей владелец марки компания Даймлер производила также двигатели для автомобилей и самолетов.

5. В Финляндии автомобиль Лада Калина, экспортируемый из России, известен под именем Lada 119. Такое переименование связано с тем, что слово Kalina переводится с финского как треск, грохот, дребезжание и стук.

НУ, ДАМЫ И ГОСПОДА ПОРА НАЧИНАТЬ.

СТАРТУЕМ!!

Итак, конструируем «Автомобиль будущего».

КОРПУС.

Для эскиза нашей машины, мы взяли форму «Hummer H2».

Мы начнем с того, что задумаемся из чего будет сделан корпус и каркас самого автомобиля.

Мы думаем, что в будущем, помимо мощности, будет стоять вопрос и прочности. Поэтому, мы решили, что данный автомобиль будет иметь трехслойный каркас.

 Для начала рассмотрим наружный слой. Для того чтобы он был прочным то, мы предлагаем сделать его из бронированной стали. Таким образом, этот слой будет:

• пуленепробиваемым
• прочным

Центральный слой будет уже выполнен из углеволокна. Таким образом, он будет  прочным, а также и легким.

Следующий промежуточный слой, который будет между вторым и третьем, будет выполнен из полиуретана, что поможет улучшить шумоизоляцию салона. Этот промежуточный слой будет иметь толщину до 2,5 см.                    

Ну и слой, который будет непосредственно соприкасаться с обшивкой салона, будет сделан только из титана, который будет прочный, но тяжелый, по сравнению с углеволокном.

Все опорки и переходники, все будет из сплава титана с бронированной сталью. Также это будет одним целым, т.е. будет состоять из цельного «куска металла».

Суммарная толщина будет, приблизительно, равняться 5-10 см, Вес корпуса будет не очень то и большим, а автомобиль еще будет и водонепроницаем.

Что касается внешнего вида, мы предлагаем взять за основу эскиз автомобиля «HUMMER H2», как было сказано ранее, но в отличие от данной модели, там не будет ни лобового стекла, ни стекол заднего вида, ни боковых стекол.

При закрытых дверях он будет выглядеть, как машина, полностью залитая жидким металлом. Таким образом, ее невозможно взломать, разбить  или угнать.

Фары будут лазерными, защищены сапфировом стеклом. Толщина, которого будет от 2 до 1,5 см. А вот что будет с ходовой частью, то она очень интересна собой. По этому мы ее отнесли к отдельной теме.

ХОДОВАЯ ЧАСТЬ.

В отличии от обычных колес, мы решили использовать прототип гусениц. Т.е. у нас они будут более узкими, и не только из металла, но и с вкраплениями резины. Это поможет сделать данный автомобиль более проходимым, устойчивым, не скользящем или царапающем дорожную поверхность. Гусеницы будут держаться на так называемых «колесах», расположенных по краям автомобиля: каждый край будет оснащен шестью парами колес, по 5 см шириной каждое, которые в зависимости от состояния окружаемой среды, будут реагировать по-разному.

Для таких «колес» лучший вариант сделать автоматическую коробку передач, а также менять принцип работы гусениц, соответственно состоянию окружающей среды,  тоже автоматически. Это поможет сделать машину более понятной и удобной в эксплоутации.

ОБЗОР.

После разработки корпуса автомобиля возникает следующий  вопрос:

«А как же водитель будет видеть дорогу?»

С нашей  точки зрения для современного водителя возникает проблема ограничения видимости из-за большого расстояния от лобового стекла до края капота, также, боковые опоры слишком широки и загораживают собой большое пространство.

Мы решили эту задачу следующим образом: предлагаем разместить камеры под фарами в передней части автомобиля, по правому и левому боку в передней и задней частях, а также по краям в задней части. В итоге мы получаем 8 одинаковых камер следующих модификаций:

Камеры

На первом месте у нас камера под названием«Seitz 6×17” Digital Panoramic Camera». Эта камера порадовала нас своим разрешением, но и в отличие от других вариантов эта камера обладает также повышенной прочностью.

На втором месте у нас камера «GoPro 4».

Ее характеристики  таковы:

способность записывать видео в разрешении 4К со скоростью 30 кадров в секунду, 2.7K-120 к/с, 1440p — 80 к/с,1080p -120 к/с, 960p-120 к/с, с разрешением 720p-120 или 240, это будет возможно с появлением нового A9 чипа SoC Ambarella (dual A9 ARM Core ® CortexTM-A9 processor 1GHz with FPU accelerator). Этот чип поможет использовать современные приложения, беспроводной связь WiFi и Bluetooth.

Ну а на третьем месте у нас камера «HVR-1069» 

Характеристики ее таковы:

Влагозащищенный прорезиненный корпус, нее боится погружения в воду до 3-х метров;

Запись видео с разрешением 640 x 480;

Запись видео в формат AVI, частота кадров - 50 FPS;

Встроенный микрофон.

Входящие в комплект ремни позволяют закрепить камеру где угодно;

Мы считаем, что взяв эти камеры за основу и соединив воедино все их плюсы, мы получим камеры, необходимые для встраивания в корпус.

Возможно, в будущем, будут разработаны новые камеры, лучшей модификации, которые мы и установим на наш автомобиль.

Но как же с помощью этих камер мы улучшим видимость дороги?

А вот так: эти камеры будут соединяться с бортовым компьютером машины, по особенной сети NWLL-Network with low latency (СЕТЬ С МАЛОЙ ЗАДЕРЖКОЙ). Затем бортовой камьпьютер отправит общую картину на специальные очки, с помощью которых будет передаваться изображение с определенных четырех камер (в передней части, либо в задней, в зависимости от направления движения). Надев их, водитель сможет видеть проезжую часть в радиусе 180 градусов. При этом ему не будут мешать детали автомобиля, которые не будут попадать в поле зрения водителя.

Очки.

На данный момент, таких очков еще нет. Но это только пока. Мы предложим вам наш вариант данного аксессуара. За основу принципа работы данных очков мы возьмем:

1. Шлем виртуальной реальности ( Oculus Rift  )

2. Очки от GOOGLE (Google Glass )

А теперь познакомимся с ними поближе.

Сами очки Oculus Rift представляют собой некий шлем, в котором вы можете наблюдать виртуальный мир. Но мы через эти очки сможем наблюдать, что происходит на самом деле за пределами этого автомобиля. Ну а что касается очков Google Glass , они  имеют солнцезащитные стекла(темные); ветрозащитные стекла(прозрачные). 
Также эти очки обладают титановой оправой с накладными душками. Оправа крепкая, но при это гибкая. Все железо и батарея Google Glass находится в небольшом и очень легком пластиковом корпусе.

Спецификации:

– Android 4.0.3 + лаунчер Google Glass
– Дисплей-проектор с разрешением 640 на 360 точек
– Двухъядерный TI OMAP 4430 (Cortex-A9) с частотой 1.2 ГГц
– 1 ГБ ОЗУ
– Wi-Fi 802.11b/g
– Bluetooth
– GPS-приемник
– Акселерометр
– 16 ГБ встроенной памяти
– 5 мегапиксельная камера с возможностью записи видео 720p

Главное их преимущество в том, что они удобны и компактны.

Итак, мы получаем очень стильную, удобную, и главное эффективную вещь.

 С их помощью мы увеличим:

• Угол обзора
• Видимость

Думаем, это неплохая идея.

КУЗОВ И КОМПЛЕКТУЮЩИЕ АВТОМОБИЛЯ.

Двигатель.

Мы считаем, что обычный ДВС для такой машины не подойдет. Это будет слишком затратно и не экологично. Думаем, что также у него не хватит мощности, чтобы привести такой автомобиль в движение.

Поэтому сердце этой машины будет на ядерном двигателе. Данный вид двигателя, хоть и ядерный, будет экологичен во всех отношениях.  

Еще один немалый плюс в том, что топливом для реактора двигателя послужит слаборадиоактивный торий — довольно редкий и дорогой металл. Всего лишь один грамм этого вещества может с лихвой заменить 30 000 литров обычного топлива, используемого в двигателях внутреннего сгорания! Простые подсчеты подсказывают, что если в двигатель  «залить» всего 8 грамм тория, то  беспрерывной работы автомобиля  хватит… на сто лет! Более того, выделяемой при реакции избыточной энергии хватит еще и  на подзарядку и аккумулятора, и других подобных устройств.

Электрооборудование.

Что касается электроники, то вся панель управления будет полностью сенсорная, не будет никаких кнопок или ручек-колесиков.

Думаем, что  органы управления (рулевое и тормозные системы),  останутся прежними.

Так как данный автомобиль водонепроницаем, мы предполагаем, что что он сможет ненадолго погружаться под воду.

Для этого нам понадобиться место для двух баллонов, в одном из которых будет находиться кислород, а в другом углекислый газ (вырабатываемый при дыхании в машине, находящейся под водой).

Чтоб увеличить багажник, будут убраны 2 сидения автомобиля и эти баллоны будут располагаться в задней части нашего автомобиля.

Но как же будет происходить процесс закачки и удаления воздуха?

Мы решили и эту проблему. Снаружи машины (а конкретнее на днище автомобиля) будет находиться датчик, распознающий в какой среде обитания мы находимся.

• При нахождении на суше он автоматически впускает кислород, заполняет баллон до отказа и выпускает углекислый газ.
• Но если мы находимся в воде, то все происходит с  точностью до на оборот: он автоматически всасывает углекислый газ и выпускает в размеренном количестве кислород.

Мы считаем, что для погружения под воду не более чем на 3 часа нам потребуется баллон с объемом 500 литров для кислорода (350-400 литров чистого кислорода) и баллон такого же объема для углекислого газа.

Салон

Так как баллоны с компрессором, откачивающим углекислый газ и закачивающим кислород, находиться сзади, то будет создаваться определенный шум.

Для его устранения мы решили установить его под небольшой купол прямоугольной формы, состоящий из синтетического волокна, который и будет поглощать шум работы компрессора.

Немаловажно, какой же будет салон у этого автомобиля.

Так как автомобиль будет очень прочен и его сложно будет разломать, но и починить практически невозможно, то мы решили взять легкий и при этом долгоживущий материал - карбон. Расцветка его будет черно-оранжевая, это хорошее сочетание цветов. Вследствие чего весь бортовой компьютер и дисплеи будут, также, черно-оранжевыми.

Возникает вопрос: «А чем же будет занят пассажир, сидящий справа от водителя?». Мы предполагаем, что надо будет встроить в салон довольно мощный компьютер, на котором можно будет и поработать, и отдохнуть, играя в игры, смотря фильмы и слушая любимую музыку. При желании, пассажир сможет также наблюдать, что происходит за пределами машины, подключившись к бортовому компьютеру автомобиля.

Итак, «Автомобиль будущего» готов!

ВЫВОД.

Таким образом, мы получили довольно неплохой автомобиль:

• Он и прочен, устойчив, проходим и способен погружаться под воду. А также, он, за счет своего двигателя на ядерном топливе, экологичен, экономичен, долговечен.

Но несмотря на плюсы, у него есть и минусы:

• Он довольно тяжелый, так как на нем неплохая то и броня и  достаточно дорогой, доступен не каждому.

Используемая литература:

Интернет-ресурсы:

1. http://autoutro.ru/review/2009/04/23/avtomobili-budushhego-samyye-neobychnyye-izobreteniya-uchenyh/
2. http://www.telecamera.ru/content/articles/index.php?ELEMENT_ID=17693
3. http://btvt.narod.ru/istoria_t64/2.htm
4. http://www.uznayvse.ru/interesting-facts/samyiy-tverdyiy-metall-v-mire.html

Используемые материалы:

1. Гоголев Л. Д. Эволюция автомобиля. Киев, Техника, 1983.
2. Исаев И. С. От самобеглой коляски до ЗИС-111. М., Московский ргн'ючий. 1971.
3. Руководство Hummer H2 2002-2009 Устройство, техническое обслуживание и ремонт. Россия. Москва.
4. Линдси Портер. Автомобильные КУЗОВА руководство по ремонту. Алфамер. М. 2010.
5. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. Алфамер Паблишинг. М.2012.
6. Резник А.М., Орлов В.П.Электрооборудование автомобилей. М.»Транспорт» 1981