Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

Самарской области средняя общеобразовательная школа №2

ж.-д. ст. Шентала муниципального района Шенталинский

Самарской области

ОКРУЖНАЯ НАУЧНАЯ КОФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ

Секция «Физика»

Исследовательская работа на тему

«Автомобиль будущего»

Автор: Кирюхин Дмитрий,

ученик 9 класса ГБОУ СОШ №2.

Научный руководитель:

Фомин Виктор Николаевич

учитель физики

ж.-д. ст. Шентала, 2014

Цель:

Исследовать, как новые технологии дадут большие преимущества Ё-мобиля перед остальными автомобилями как отечественного, так и зарубежного производства.

Актуальность:

Актуальность данной темы обусловлена возрастающим количеством автомобильного транспорта и решением проблемы его воздействия на качество окружающей среды и здоровье населения.

План:

1.Введение.

2.Строительство завода Ё- мобиль

3. Принцип работы мотора «Ё-мобиля»

4.Рейтинг иностранных гибридных авто 2013

5.Автомобиль с гибридным двигателем - чем же он хорош?

6.Конденсатор - своими руками

7.Основные виды выбросов загрязняющих веществ в зависимости от типа вещества.

8.Сравнительный анализ.

9.Мои предложения:

10. Вывод.

11. Список источников и литературы

ВВЕДЕНИЕ.

В 2011 году премьер-министр Владимир Владимирович Путин провел тест-драйв ё-мобиля, прокатившись из Ново-Огарево до резиденции президента, куда он отправился на заседание Совета Безопасности РФ. Идея очередного автопробега оказалась привязана к теме внедрения в РФ инноваций и высоких технологий. Проводя совещание комиссии по высоким технологиям и инновациям, Путин заявил, что намерен поехать на заседание Совета Безопасности, которое проводит Дмитрий Медведев в своей резиденции, на ё -мобиле. Сначала он посидел в ё -мобиле микровэне, но потом решил осмотреть ё -мобиль кросс купе, на котором и отправился на заседание.

Строительство завода ё -мобиль

Компании «Яровит» и «Онэксим» официально заявили об открытии строительства под Санкт-Петербургом первых заводов по производству российский чудо-автомобилей. Первые ё-мобили, по примерным прикидкам, должны появиться в продаже уже в следующем году. Так что ждать когда выйдет е-мобиль осталось не долго. Строительство заводов ё мобиль планируется начать в технопарке «Марьино». Примерное количество первой партии этих чудо-авто составит всего 6 тысяч экземпляров, а в дальнейшем мощности позволят выпускать до 50 тысяч автомобилей в год. Уже на данный момент, по заявлениям компаний, предзаказ этого чуда составил более 100 тысяч экземпляров. Сам ё-мобиль будет производиться в трёх видах - хэтчбек, фургон и кросс-купе. Выпуск ё-мобилей в северной столице России планируется с 1 сентября 2012 года.

Всего будет построено три завода в «Марьино», Петродворцовый район Санкт-Петербурга. Они и будут производить ё-мобили.

Завод «ЯРОВИТ МОТОРС» планирует производство грузовых автомобилей, изготовление новых агрегатов и систем для ё-мобилей обеспечит «ТЕХНОЭКСКИМ». На главном заводе будут собираться непосредственно сами автомобили. Планируется выпуск не менее 40 тысяч автомобилей за год.

В новом ё-мобиле:

- гарантия автомобиля - 3 года, на кузов и на электрику - 10 лет;

- общий вес кузова - 380 кг;

- расход бензина - 4,5 литра при движении по городу, 2,5 - по трассе;

- будут установлены два газовых баллона, общим объемом 70 литров (т.е. по 35 литров на каждый);

- светодиодные фары меньшей стоимостью, предусмотрена возможность заменить каждый светодиод.

- светоотдача светодиодов увеличена на более чем 90%, подобное стало возможным благодаря разработке одного питерского изобретателя;

Эти и многие другие улучшения планируется произвести для ё-мобиля. Новые технологии дадут большие преимущества ё-мобиля перед остальными автомобилями как отечественного, так и зарубежного производства.

Чем же эти авто будут отличаться от многих других? В первую очередь стоимостью - она составит от 350 до 450 тысяч российских рублей, что довольно дёшево по меркам авто. При этом ё-мобили являются довольно оригинальными решениями в сфере автопрома - они будут использовать как газ, так и бензин, при всём при этом у них также будут стоять электрогенераторы, с помощью которых автомобиль также сможет передвигаться. Также довольно уникален принцип работы двигателя е-мобиля - роторно-лопастной, который своей работой будет питать электрогенераторы, что в комплексе поможет снизить потребление топлива до рекордных для малолитражек объёмов - всего 3,5 литра на 100 километров против обычных 4-6 литров. Максимальная скорость автомобиля составит около 130 километров в час.

Принцип работы мотора «Ё-мобиля»

Конструкция роторно-лопастного мотора известна с XIX века. Но несмотря на то что этот мотор во многом превосходит традиционный поршневой ДВС, лопастно-поршневой движитель практически не используется из-за некоторых чисто технических проблем, не позволявших создать надежную долговечную конструкцию.

Роторно-лопастной двигатель работает на бензине Аи-92 и сжатом или сжиженном природном газе. При полных баках запас хода составляет 1100 км при скорости движения до 130 км/ч; есть также и «режим докатки» - на одной энергии накопителей «Ё-мобиль» сможет преодолеть до двух километров. Силовой агрегат отвечает экологическому стандарту «Евро-5».Силовая установка ё-мобилей в перспективе будет состоять из тороидального роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания, работающего на 92-м бензине и метане, совмещенного с генератором. Преимущества такого ДВС (при прочих равных) -относительно небольшие размеры и более высокий (примерно на 10%) КПД. Инженеры сказали, что работающие на метане ё-мобили с запасом укладываются в нормы Евро-5, про бензин тактично промолчали. Кстати, на опытных образцах вместо роторно-лопастных чудо-моторов установлены немецкие двухцилиндровые Weber.

Силовая установка не крутит колеса, а питает тяговые электромоторы и подзаряжает суперконденсаторы (конденсаторы большой емкости, в данном случае около 4,8 фарад). Емкость и работоспособность суперконденсаторов мало зависит от температуры. Они неприхотливы, имеют больший срок службы, чем литиево-ионные аккумуляторы, обладают меньшим внутренним сопротивлением, а значит, быстрее набирают и отдают заряд. Но при этом конденсаторы дороже. "При вращении ротора в одном направлении лопасти совершают колебания друг относительно друга, создавая внутри цилиндра замкнутые объемы переменной величины. Движение лопастей друг относительно друга и относительно корпуса двигателя задается синхронизатором. Лопасти вращаются неравномерно, то ускоряясь, то замедляясь. В результате в нижнем правом секторе происходит такт впуска, в верхнем правом секторе - такт сжатия, в "верхней мертвой точке" (по терминологии, принятой у поршневых моторов) - воспламенение смеси, в верхнем левом секторе -- рабочий ход, в левом нижнем секторе - такт выпуска".

Чем роторно-лопастный мотор лучше современного поршневого двигателя:
1. КПД на 10-12% выше - сжигание топлива эффективнее, экологичность выше;
2. на всех режимах работы расход топлива меньше, чем у поршневого двигателя;
3. в несколько раз лучшие удельные массогабаритные показатели;
прост по конструкции и значительно дешевле в производстве;
4. несравнимо малый расход смазочных материалов.

Мощность роторно-лопастного мотора "Ё" - 60 лошадиных сил (45 кВт). Мотор мультитопливный, работающий на природном газе или бензине, для чего автомобиль имеет два бака: 20-литровый бензиновый и 14-кубовый газовый. Но приоритетным топливом является газ - на нем "Ё" наиболее полно демонстрирует свою экономичность и экологичность.
Также уникальным ё мобиль двигатель делает минимальный расход топлива на 100 километров - всего 3,5 литра, против обычных 4-6 литров у подобных малолитражных автомобилей. При этом цилиндры не касаются при работе поршня, что позволяет менять масло в двигателе всего лишь один раз в год! Поистине чудо! Ну а если поставить вместо обычного поршня керамический, автомобиль и вовсе не будет нуждаться в масле!

На вопрос "Что это за двигатель и кто его разработал?" Андрей Гинзбург, главный конструктор ё-мобиля ответил так: «История любопытная. К нам приехал энтузиаст из Новосибирска и привез буквально подмышкой действующую модель этого двигателя. Завел его, показал, как он работает. При равной мощности с традиционным двигателем этот мотор в два с половиной раза меньше и легче. В силу его кинематики, отсутствует трение поршня о стенки цилиндра, что позволяет нам не смазывать камеру сгорания, улучшить экологические показатели и серьезно поднять КПД. Теоретически мы ожидаем, что КПД будет никак не ниже, чем у дизельного двигателя, а долговечность его будет 20-25 тысяч мото-часов. Сейчас мы дорабатываем и испытываем этот двигатель. Я рассчитываю, что мы сможем его закончить к началу серийного производства.»

Рейтинг гибридных авто 2013

Всё больше и больше становятся популярными гибридные автомобили. Они используют довольно оригинальную систему работы, ибо сочетают в себе не только привычный нам двигатель внутреннего сгорания, но и электродвигатель. Однако какие же автомобили в этом году выделяются среди гибридных, которые стоило бы купить, не потеряв при этом ничего? Некоторые автомобили из представленного ниже списка уже успешно продаются на рынке, а некоторые до сих пор остаются на стадии разработки, однако в скором времени могут появиться в продаже.

Итак, первый суперкар - Acura NSX, на данный момент ещё только дорабатывается, однако вскоре возможно появится в широком доступе. Обладает неплохим мотором V6, который определили позади водителя и пассажира, также имеет полный привод и довольно лёгкое шасси.

Следующий представитель из семейства БМВ - BMW ActiveHybrid 3, представляет собой настоящий спортивный седан, у которого дополнительно к его супершестёрке TwinPower Turbo добавлен ещё и электродвигатель. Разгон до 100 километров берет всего за 5,8 секунд, что делает его одним из самых быстрых.

В гибридную стезю подались и знаменитые создатели спортивных авто Феррари. Ferrari HY-KERS обладает двигателем V12, а также имеет в своём составе 7-ступенчаьую коробку передач с двойным сцеплением. По словам создателей сего чуда, на каждый килограмм добавленной в этот автомобиль гибридной установки приходится по одной лошадиной силе. Вполне естественно, что не могли отстать и законодатели роскоши и стиля в автомобилестроении.

Mercedes-Benz S400 Hybrid, как и любая модель S-класса, обладает всеми чертами роскошности и богатства, однако не становится от этого излишне вальяжным или медлительным. Его движок V6 объёмом 3,5 литра выдаёт целых 295 лошадиных сил. Ну и куда же без самых знаменитых автомобилей в плане спорткаров, которые в то же время являются одними из самых роскошных? Bentley EXP 9 F, разработка которого пока что остаётся в секрете и представлен он только в виде концепт-кара, однако по заверениям разработчиков, машина будет обладать мотором W12, который будет сопряжён с двойным турбонаддувом и 8-ступенчатой коробкой передач.

Ну и ещё один секретный автомобиль, о характеристиках которого пока что в принципе ничего неизвестно - Lexus LF-LC. Пока что находится на стадии концепт-кара, однако если верить создателям, платформа, на которой будет создан автомобиль, позволит ему стать самым мощнейшим спорткаром среди гибридных авто.

Автомобиль с гибридным двигателем - чем же он хорош?

Сейчас довольно часто стало появляться название «гибридный автомобиль». Что это такое и чем он отличается от других авто?

Как оказалось, гибридный автомобиль это обычный автомобиль, использующий не совсем обычную технологию двигателя, в частности для привода передних колёс он использует разнородную энергию.

Что это означает?

Современные производители авто используют для движения сразу два принципа - тягу обычного двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Это помогает избежать некоторых проблем в работе автомобиля, а также повышает топливную эффективность.

Чем же так хороши гибридные двигатели? В первую очередь тем, что они повышают экономию эксплуатации транспортного средства. Чтобы этого доиться, приходится искать баланс между всеми основными характеристиками автомобиля, дабы параметры авто также не потеряли ни капли, к примеру скорость, быстрый разгон и другие. Также появление способности не тратить понапрасну кинетическую энергию, к примеру, на торможение, поможет автовладельцам испытать некоторые новые радости от вождения, например, уменьшается износ тормозных колодок, при этом энергия бы уходила на заряд батареи.

И такая экономия была успешно найдена. За счёт чего? Во-первых, из-за снижения мощности и объёма двигателя, также была достигнута равномерная работа двигателя вне зависимости от условий езды. Во вторую очередь появляется возможность полнейшей остановки работы двигателя, если это вдруг необходимо, а также возможность движения только на одном лишь электромоторе и рекуперативное торможение, при котором идёт зарядка аккумулятора.

К сожалению, система получилась довольно-таки сложной, и для её полноценной работы необходимы сложные компьютерные расчеты, однако реализовать всё это удалось за счёт современных технологий, причём даже процесс торможения происходит посредством управления бортовым компьютером.

Также гибридный двигатель неплохо повлиял на экологичность автомобиля. За счёт того, что был уменьшен объём двигателя, а также его мощность, стало меньше расходоваться и топлива. Ну а полная остановка двигателя, к примеру, когда вы стоите в большой пробке, вообще позволяет полностью обеспечить неиспользование топлива. Также очень повлияла возможность езды за счёт электрогенератора, при этом аккумуляторные батареи также потеряли в размерах и мощности, снялась проблема с утилизацией уже использованных аккумуляторов.

Конденсатор - своими руками

Ионистор - это конденсатор, который может накапливать энергию. Но многие спросят, где именно содержится энергия, которую накапливает конденсатор? Она находится в виде статистического заряда. Все дело обстоит в том, что накопление будет идти только тогда, когда к обкладкам будет задействована разность потенциалов. Вообще, ионисторы появились недавно, так что пока их всю пользу узнали немногие, но в скором будущем, это изобретение должно стать очень актуальным. Ионисторы могут спокойно стать резервным источником питания. Если сказать не много с иной точки зрения, то ионистором можно назвать комбинацию конденсатора с электрохимической батареей. Именно там действуют особые обкладки, а также электролит. Многих интересует, что конкретно нужно использовать в качество обкладок? А ответ прост, используются те материалы, которые имеют отношение или же конкретно взаимодействуют с одним из типов: обкладки, которые имеют большую площадь; оксид металла и полимеры, которые являются проводящими. В общем, ионистор является очень нужным изобретением, но пока он не сильно актуален. Может время повлияет и тогда, многие воспримут ионистор, так как полагается.

Сделать суперконденсатор можно из доступных материалов:

• фольга из пачек от сигарет,

• активированный уголь ( продаётся в аптеке ),

• водорастворимый акриловый лак (я использовал вместо лака клей ПВА).

Посмотреть видео как работает и изготовить суперконденсатор можно по ссылке: myemobile.ru/superkondensator-svoimi-rukami.html

Инструменты:

• ножницы,

• кисточка (желательно мягкая-белка).

• Ещё нужно будет измельчать таблетки активированного угля, я использовал ступку, можно в кофемолке.

Фольгу выравниваем, по картонному шаблону нарезаем, размеры в зависимости от фольги - выбираем наиболее ровные участки.

Берём таблетки активированного угля и размельчаем до мелкого порошка. Порошок активированного угля смешиваем с клеем ПВА, на три пачки 40 мл. лака. Кисточкой наносим два слоя смеси (второй слой после высыхания). Наносим третий слой смеси и склеиваем пластины. Количество слоев можно увеличить, при этом увеличиться ёмкость конденсатора.

Основные виды выбросов загрязняющих веществ в

зависимости от типа вещества.

Тип двигателя

Топливо

Основные виды загрязнений

Примеры

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

Бензин

Углеводороды, оксид углерода, оксиды азота

Автомобили, автобусы, самолёты, мотоциклы

Дизель

Лигроин

Оксиды азота, твёрдые вещества

Автобусы, трактора, машины, поезда

Газовая турбина

Бензин

Оксиды азота, твёрдые вещества

Самолёты, корабли, поезда

Паровой котёл

Уголь ,нефть

Оксиды азота, диоксид серы, твёрдые вещества

Корабли, паровозы

Электродвигатель

Электрическая энергия

Отсутствует

Все виды транспорта, промышленное производство и в быту.

Сравнительный анализ

Электрическая энергия не даёт никаких отходов, не загрязняет окружающую среду.

1.Высокий КПД 85-95%

2.Долговечность и простата в использовании.

3.Компактность и небольшой вес

4.Экологичность

5.Возможность использование генераторного режима для рекуперации кинетической энергии автомобиля.

Мои предложения:

• Использование экологически чистых источников энергии

• Техническое усовершенствование двигателей

• Создание объездных дорог около посёлков и городов

• Создание «зелёных» дорог

• Преумножать зелёный покров земли

• Не пользоваться личным транспортом без особой нужды

• Экономично использовать электроэнергию, воду

• Бережно относиться к зелёным насаждениям

• Собирать макулатуру в целях экономии леса, сдавать вторсырьё

ВЫВОД.

Я предлагаю установить в машинах (только в тех, в которых возможно) электрический двигатель и перерабатывать выработанные машинами выхлопные газы. Так как наиболее удобной для потребления формой энергии является электрическая энергия, которая легко преобразуется в любые другие виды энергии, электрическая энергия не даёт никаких отходов, не загрязняет окружающую среду, при доставке электроэнергии к месту её потребления возникает обратная задача преобразования электроэнергии в другие виды энергии - тепловую, световую, механическую.

Список источников и литературы

1. Б.Ф. Билимович. Тепловые явления в технике, М.: «Просвещение», 1981г.

2. Физика в школе. Научно-методический журнал/ «школа-Пресс»; №2 1999г.

3. Баландин С.С Безшатунные двигатели внутреннего сгорания. - М. Машиностроение, 1972

4. Казанцева Л.К., Тагаева Т.О. Современная экологическая ситуация в

России; // эко.- 2005.

5. Орлин А.С., Вырубов Д.Н., Ивин В.И. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Конструкция и расчет поршневых и комбинированных двигателей.- М., Машиностроение, 1972.

7. myemobile.ru/superkondensator-svoimi-rukami.html

8.ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B1%D1%80%D0%B8%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C

ЗАЯВКА

от ГБОУ СОШ №2

на участие в окружной научной конференции учащихся

секция ФИЗИКА

№

Ф.И.О. участника

Название работы

Город (район), образовательное заведение

Класс

Ф.И.О. руководителя

1

Кирюхин Дмитрий

Автомобиль будущего

Шенталинский, ГБОУ СОШ №2

9

Фомин В.Н.