ЧТО НЕСЕТ С СОБОЙ ТРАНСПОРТ
Авторы работ: Иванова Наталья (8 кл.), Ледяева Татьяна (8 кл.),
Пламенская средняя школа,
пос. Сяськелево
Руководитель работы: Титова Е.Г
Транспортные средства
Транспорт - важное условие функционирования общественного производства и жизни людей. Пассажиропотоки в городах растут быстрее, чем население городов. Большую долю всего объема транспортных перевозок выполняет промышленный транспорт, в составе которого 30-35% перевозок совершают железные дороги, около 60 % автомобили, а остающиеся 5-10% - трубопроводы, транспортеры, речной и морской флот.
Транспортная сеть на Земле развита очень широко, протяженность автодорог с твердым покрытием около 11 млн. км, железных дорог - 1,3 млн. км, воздушных линий - 5,3 млн. км, трубопроводов 1 млн. км.
В мировом автомобилестроении довольно широко используются нейтрализаторы. Здесь есть свои недостатки: удорожание автомобилей, неполное сгорание отработанных газов, некоторое ухудшение характеристик двигателя. Но требование чистоты воздуха заставляет все шире использовать их для очистки выхлопов автомобилей, несмотря на многие недостатки.
Кроме доработки существующих схем карбюраторного двигателя, осуществляются разработки новых типов двигателей, прежде всего для легкового автомобильного транспорта.
Дизельные двигатели, традиционно применяемые на грузовых автомобилях и автобусах, все шире находят применение в легковом автомобилестроении. Их преимущества: меньшая по сравнению с карбюраторными двигателями суммарная токсичность выхлопных газов (хотя по ряду показателей - сажа, сернистые соединения - дизельные двигатели более токсичны), более высокий КПД (до 35%), возможность работать на более дешевом топливе.
Газотурбинный двигатель давно испытывается на автотранспорте и, прежде всего, на грузовых машинах и автобусах. Преимуществами этого типа двигателя являются существенно меньшая токсичность отработанных газов, малая масса, высокая удельная мощность, плавность работы, низкий уровень шума. Однако распространение этого типа двигателей сдерживают два остальных недостатка: низкая топливная экономичность, т.е. относительно большой расход топлива при той же мощности двигателя, плохие эксплуатационные характеристики, например, сложности остановки и торможения.
Электрические двигатели проходят испытание во многих странах. Первые образцы электромобилей были созданы еще в конце XIX века. Считается, что электромобиль - это экологически чистое транспортное устройство. Он идеален в эксплуатации в условиях города. Строго говоря, абсолютно чистого экологически технического устройства быть не может. Что касается электромобиля, то нелестной проблемой во многих отношениях остается воздействие создаваемых ими электрических полей на организм человека, это касается вообще всех электрических приборов, окружающих нас. Очевидны и многократно доказаны экологические достоинства электромобилей: отсутствие выхлопов, очень малый шум. Есть чисто технические и эксплуатационные преимущества: легкость управления, хорошие тяговые характеристики, отсутствие сложных трансмиссий. Но в реальной практике все эти плюсы электромобиля перечеркивают его существенным недостатком - низкой энергоемкостью электрических батарей. Для пробега без подзарядки около 400 км масса батареи должна быть порядка 1,0 - 1,5 т. Обычному легковому автомобилю для такой поездки нужно от 25 до 40 литров бензина.
Создано несколько десятков различных видов аккумуляторов: никель-железные, никель-цинковые, никель-кадмиевые, серебряно-цинковые и др. Они имеют различные сроки службы, измеряемые в количестве циклов зарядки - от 200 до 3000. После этого батарею необходимо менять. Важным показателем является время зарядки: для свинцово-кислотной батареи оно равно приблизительно 6 часов, а для никель-кадмиевой - несколько минут.
Все действующие модели электромобиля работают в городе, расстояние их пробега между двумя подзарядками - от 60 до 100 км. Существуют гибридные автомобили, включающие как двигатели внутреннего сгорания, так и электродвигатели. Несмотря на все очевидные преимущества, широкое внедрение таких автомобилей ограничивается их очень высокой стоимостью.
Еще один вариант - электромобиль, работающий от солнечных батарей, такие автомобили интересны в настоящее время с исследовательской стороны. Реальное их использование ограничено малой мощностью, небольшим пробегом (10-20 км), высокой стоимостью.
Другая альтернатива автомобилю - транспорт на магнитной подвеске. В ФРГ и Японии уже работают подобные линии. Но у автомобиля в его традиционном понимании в сравнении с транспортом на магнитной подвеске есть немаловажное преимущество: гораздо более высокая относительная автономность. Так что транспорт на магнитной подвеске - это скорее альтернатива железнодорожному транспорту, метро, трамваю и др.
Но не только в изменении конструкций двигателей, появлении их новых типов заключается прогресс автомобилестроения. Надежды (прежде всего экологические) связаны с разработкой новых видов топлива. Первое направление - использование примесей и присадок, снижающих токсичность двигателя. Токсичность существующих видов топлива определяется тем, что большинство применяемых бензинов являются этилированными, т.е. содержащими тетраэтилсвинец (0,4 - 0,8 г/л). Это соединение свинца позволяет поднять степень сжатия смеси в цилиндре, т.е., избежав взрыва, увеличить мощность двигателя. Свинец, являющийся антидетонатором, - одно из самых вредных веществ в выхлопных газах, поэтому ведется поиск новых смесей и присадок. Одна из смесей - антидетонатор на основе марганца, имеющий существенно меньшую токсичность. Добавление этого антидетонатора в бензин значительно повышает октановое число. Еще одно направление в повышении экологичности двигателя - поиск новых смесей, например, водобензиновых. Добавление воды в бензин приводит к некоторому росту мощности двигателя и существенному снижению токсичности выхлопных газов (особенно окисей углерода и азота). Возможно использование газового топлива (первые модели автомобилей в XIX века работали на газе, лишь затем предпочтение было отдано более энергоемкому бензину).
Используются разные газы, наиболее распространена смесь пропана и бутана (октановое число более 100). Два безусловных преимущества есть у газовых автомобилей: достаточно чистые выхлопные газы, возможность применения более высоких степеней сжатия(за счет более высокого октанового числа). Еще один, правда, существенно менее распространенный вид топлива - природный газ (смесь метан-этан) , имеющий октановое число также больше 100, но трудность использования природного газа в больших масштабах определяется необходимостью охлаждать сжиженный газ при хранении. Создание криостатов удорожает и усложняет использование природного газа. Идеальным же газом для двигателя является водород.
Наконец, последнее направление в повышении экологичности двигателей - использование синтетических спиртов. Их применение также снижает токсичность выхлопных газов. Метанол, как правило, используется в качестве добавки к бензину. Он ядовит. Что заставляет при его использовании быть предельно осторожным. Кроме того, его ресурсы весьма ограничены. Этанол имеет более высокую энергоемкость по сравнению с метанолом. Отработавшие газы двигателей, работающих на эталоне, содержат меньше углеводородов. В последние годы шире используется топливо на основе спирта из сахарного тростника (особенно в Бразилии).
Важной экологической проблемой, связанной с развитием различных транспортных средств, является высокий уровень шума. Сейчас транспорт - основной источник шума на планете. Наиболее шумны дизельные автопоезда: до 95 дБ (А), железнодорожные поезда: до 100 дБ (А), самолеты на взлете: до 150 дБ (А). Рост мощности и скоростей транспортных средств приводит к еще большему росту шума. На городских транспортных магистралях шум постоянно в течение дневного времени составляет (в среднем) 190 дБ.
Наиболее эффективные направления снижения шумового загрязнения, создаваемого транспортом, таковы: правильное техническое содержание транспорта, снижение шума исправных транспортных средств, например, разработка малошумных трансмиссий, создание малошумных дизелей, применение амортизирующих материалов. В метрополитене все шире применяются пути со сварными рельсами.
Безопасность транспорта
Проблема безопасности - одна из главных проблем для современных транспортных средств. Смерть в транспортных авариях в различных возрастных категориях занимает одно из первых мест. Повышение безопасности снижает широкое применение электроники. Больше всего транспортных смертей и увечий приходится на долю автомобиля. Электронные устройства, поставленные на автомобиль, решают такие задачи: ограничение скорости, пристегивание ремнями, управление световой сигнализацией, контроль за состоянием водителя, предупреждение ослепления и столкновения. Электроника дает водителю данные о состоянии всех систем автомобиля.
Темы проектов
Используемая литература
| Перейти к оглавлению | |
|||||
| ||||||
|
|
|
|
||||