Парящий автомобиль — фантастика или реальность

Основные элементы магнитной подвески.

Каждая электромагнитная подвеска состоит из определенного набора компонентов, обеспечивающих выполнение главной ее задачи:

  • Упругие конструкции, обладающие возможностью приема и передачи приложенных по вертикали сил.
  • Направляющие конструкции, формирующие схему движения колес транспорта, а также обеспечивающие связь колесного ряда между собой. Направляющие также отвечают за прием и передачу сил, приложенных по горизонтали.
  • Амортизирующие элементы, основная задача которых заключается в понижении силы колебаний кузова при перемещении на плоскости дороги.

Обычные представители современных подвесок состоят из множества элементов, каждый из которых может выполнять широкий ряд задач. Но в то же время это поразительно сложные механизмы, каждая составляющая которого обладает уникальными свойствами. Такой подход к технологиям производства подвесок обеспечивает хороший прирост в показателях управляемости, комфортабельности и устойчивости транспортного средства.

ЭМ-подвески также обладают всеми вышеперечисленными компонентами, только в более совершенном, технологически улучшенном их варианте. Магнитная подвеска – это особый механизм, основой которого является электрический двигатель. Двигатель обладает двумя режимами хода, обеспечивающихся наличием упругого и демпфирующего элемента. За переключение между ними отвечает особый микроконтроллер. За счет подобной конструкции ЭМ-подвеска способна исполнять роль обычного автомобильного амортизатора.

Общие сведения об электромагнитной подвеске

электромагнитная подвеска

Для начала следует вспомнить, какие функции должна выполнять традиционная подвеска. В сущности, это переходное звено между колесами и кузовом автомобиля. Данный компонент обеспечивает надежное скрепление мостов с рамой и другими узлами. В процессе эксплуатации именно подвеска транслирует несущей конструкции крутящий момент и усилия, возникающие в процессе взаимодействия колесной базы с дорожным покрытием. В результате отдельные части автомобиля в области кузова и рамы обеспечивают необходимый характер перемещений колес. Теперь можно перейти к электромагнитной подвеске. Главной особенностью, которая отличает эту разновидность от классических агрегатов, является полное или частичное избавление от пружин, торсионов и других вспомогательных деталей обычной подвески. Во многом функции традиционных компонентов этого узла в электромагнитной системе занимает двигатель.

Что надо знать об электромагнитной подвеске

Быстрее всего работают узлы и элементы, использующие электромагнитное взаимодействие между составными частями.

Такие устройства способны максимально оперативно реагировать на внешние воздействия, получая команды от электронного контроллера.

Принцип работы

Известно, что одноимённые полюса магнитов отталкиваются. Если магниты выполнены с электрической активацией, то такое устройство называется электромагнитом. Изменяя величину тока, проходящего по обмоткам электромагнитов можно регулировать силу их отталкивания.

Способы практического применения

Однако применить эти технологии в автомобилестроении очень сложно, ведь обычный седан ездит по городу на колесах, и скорость в полтысячи километров ему явно ни к чему. Ведь если начать применять магнитные подушки повсеместно, то это мы увидим два основных минуса:

  • Необходимость возведения специальных дорог.
  • Убивает в корне многозадачность автомобилей.

И действительно, невозможно себе представить уже будет внедорожник или 18-ти колесник, т.к. как минимум нужно будет строить специальные дороги по всему миру, а это триллионы триллионов долларов. Однако сейчас конструкторы решили проводить опыты по внедрению эффекта магнитного поля в автомобилестроение. Тут и появилась магнитная подвеска. По расчетам инженеров подвеска находится под управлением бортового компьютера машины и должна на основе эффекта левитации обеспечивать плавность хода, которую невозможно достичь механическими способами. Также такая подвеска автомобиля должна обеспечивать более стабильную управляемость.

Как работает магнитная подвеска

Современные механизмы, называемые магнитными подвесками, эксплуатируют принцип работы, в основе которого лежит явление электромагнетизма. Этот эффект описывает зависимость между двумя видами поля: электрического и магнитного.

как работает ЭМ подвеска
Стандартные продукты, устанавливаемые на автомобилях, исполняют свою основную задачу благодаря таким элементам конструкции как пружины и упругие детали. Электромагнитные подвески, в качестве основных элементов, используют электромагниты. Именно из-за такого механического состава современные подвески и получили свое название.

Схема работы устройства заключается в создании особой системы управления (control system) путем установки на транспортное средство бортового компьютера. Данный компьютер, также именуемый электронным узлом, в real-time режиме снимает характеристики колесного ряда, и, в зависимости от них, посылает соответствующие команды. Управление осуществляется достаточно простым образом: схема намного проще по своей сути, чем те же пружины или гидравлические конструкции или маховик.

SKF

Шведская компания SKF представила свое виденье данной технологии. Их электромагнитная подвеска выполнена в виде капсулы, состоящей из двух электромагнитов. Во время движения бортовой компьютер считывает данные с датчиков на колесах и своими сигналами меняет текучесть жидкости демпфирующего элемента, тем самым подбирая оптимальный режим работы.

В конструкции электромагнитной подвески SKF используются пружины, которые при отсутствии сигналов с «бортовика» сохраняют её подвижность. Самым главным преимуществом варианта от SKF является отсутствие так называемого эффекта «проседания» авто при длительной стоянке машины благодаря тому, что аккумулятор продолжает питать элементы подвески.

Все, что нужно знать о магнитной подвеске

Электромагнитная подвеска — это довольно сложное устройство в виде стойки на каждое колесо, заменяющее пружину и амортизатор. Управляется она электронным блоком и предназначена для обеспечения более высокой плавности хода автомобиля.


Общий вид электромагнитной подвески

Отличие магнитной подвески от классических ее предшественниц заключается в возможности работы при полном отсутствии пружин, торсионов, стабилизаторов, амортизаторов и других вспомогательных элементов. Здесь функции этих компонентов выполняют электромагнитные клапаны или магнитно-реологическая жидкость. Хотя некоторые подвески оснащены пружинами и амортизаторами на случай, если выйдет из строя автоматическая система управления.

Если в гидравлических подвесках функциональным элементом служит специальная жидкость, в механических – упругие элементы (пружины), в пневматических – воздух, то в случае магнитного аналога эта роль отводится электромагнитам. Фактически это позволяет автолюбителю отслеживать все показатели положения кузова и колес в режиме реального времени.

Преимущества и недостатки магнитной подвески

Достоинства магнитной подвески исходят из самого ее предназначения. К ним относятся:

  1. высокая плавность хода автомобиля;
  2. устойчивость автомобиля при движении на больших скоростях;
  3. высокий уровень комфорта и безопасности при движении по различным поверхностям;
  4. рациональное использование энергетических ресурсов машины.

На сегодняшний день главным недостатком такого вида подвески является лишь ее высокая стоимость.

Преимущества

Сравнивать эффективность новой системы с традиционными гидравлическими и пружинными аналогами нет смысла, поскольку это совершенно разные устройства. И все же с точки зрения водителя разница довольно существенная. В первую очередь, отмечается мягкость ходовой части автомобиля, которая вовсе не противоречит высоким показателям стабильности и устойчивости. Есть и преимущества в плане управления. Наличие электроники, контролирующей подвеску, давно не является чем-то эксклюзивным. Однако электромагнитные системы обеспечивают более высокую скорость реакций на команды бортового компьютера.

Кроме того, есть преимущество у подвесок такого типа в плане экономии энергопотребления. Стандартная мощность составляет лишь 20 Вт, что позволяет рациональнее использовать энергетические ресурсы машины. В то же время электромагнитная подвеска достаточно универсальна и даже многофункциональна. Сохраняя примерно схожие функции, этот комплекс может переходить из автоматизированного режима в механический. Это комбинированные системы, в составе которых предусматриваются и амортизаторы в качестве запасных элементов для обеспечения рабочего усилия. В совокупности перечисленные достоинства обуславливают высокую надежность ходовой части и безопасность автомобиля в целом.

Преимущества и недостатки магнитной подвески

О преимуществах таких подвесок разговор уже шел выше. Машина благодаря электромагнитной подвеске приобретает исключительную плавность хода и повышенный комфорт. К числу недостатков независимые эксперты относят отсутствие полной гарантии работы по-новому, в результате чего в них подчас приходится сохранять старые, механические или иные форматы организации плавности передвижения. Есть узкие места и отдельно у каждого из трёх брендов. К примеру, дальнейшее развитие подвески Bose тормозит отсутствие добротного программного обеспечения.

В чем уникальность электромагнитной подвески

Инженерами компании Bose в 1980 году были вычислены оптимальные параметры для подвески автомобиля. Благодаря длительным исследованиям был разработан новый вид подвесок – электромагнитная подвеска bose.

Электромагнитная подвеска – это механизм, созданный на основе линейного электродвигателя, который может работать как упругий или демпфирующий элемент, в соответствии командам микроконтроллера. По большому счету представленный линейным электродвигатель замещает уже всем привычный стандартный амортизатор.

Принцип работы электромагнитной подвески

Подвеска имеет высокий уровень безопасности и работает безотказно. Если случиться так, что прекратиться подача электроэнергии, система не перестанет выполнять свою функцию, так как она способна автоматически переключаться в режим простой механической подвески, применяя систему электромагнитов. Она экономична. Ее экономичность достигается за счет вырабатывания электроэнергии при обратном ходе электромагнита.

Видео “Электромагнитная подвеска колес”

На записи показан принцип работы электромагнитной подвески колес.

Стоимость подвески

Рынок подвесок пока еще только осваивает новую разработку, но впечатляющие результаты испытаний уже привлекают немало заинтересованных автомобилистов. На данный момент для покупки доступна электромагнитная подвеска, цена которой составляет в среднем 200-250 тыс. руб. Для сравнения, за аналогичную стоимость можно обзавестись высококачественной пневматической системой, но, конечно, результат будет не столь чувствителен в плане комфорта и управляемости.

Будущее электромагнитной подвески

С каждым днём, инженеры из представленных выше компаний дорабатывают свои продукты, доводя их качество выполнения до серийного/совершенного уровня. Проводятся активные работы по обеспечению и оптимизации программного кода, с помощью которого осуществляется процесс управления электромагнитами. Пытаются работать с конструкцией установки, активно применяя новые материалы и производя прототипы намного легче предыдущих вариантов.

Некоторые эксперты подозревают активные работы по созданию рабочих прототипов в закрытых установках. Не исключено, что продвигать электромагнитную подвеску в скором времени будут и сами крупные производители автомобилей в лице Volkswagen, General Motors, Hyundai и других. Полезность и преимущества использования подобной системы видна невооруженным глазом, а потому осознанно никто не будет отказываться от подобной системы.

Сферические колеса на магнитной подвеске

Компания Goodyear, которая является производителем автомобильных покрышек с мировым именем, разработала дизайн сферической автомобильной покрышки, которая позволит автоматическим транспортным средствам перемещаться боком так же легко, как нынешние автомобили могут перемешаться вперед или назад. Применение подвески со сферическими колесами позволит избавиться от ограничений возможного направления движения, накладываемых традиционной конструкцией ось-колесо, которая остается практически неизменной уже почти 4 тысячи лет.сферическая электромагнитная подвеска для автомобиля

Концепт сферической подвески, получившей название Eagle-360, был продемонстрирован компанией Goodyear Tire & Rubber Company в рамках 86-го Международного Автосалона, который проходил в Женеве, Швейцария. К сожалению, представители компании Goodyear не предоставили никаких технических деталей, касательно конструкции подвески и трансмиссии автомобиля со сферическими колесами. Единственной доступной информацией является то, что для этого используется бесконтактная подвеска, использующая эффект магнитной левитации. И, судя по приведенным изображениям, сферические колеса полностью скрыты под элементами кузова автомобиля.

Применение электромагнитной подвески в автомобиле

Несомненно, электромагнитная подвеска для автомобиля – это прорыв разработчиков автомобилестроения, который дает возможность повысить качество управления. Многорычажная система постепенно остается в прошлом, ее должны заменить электромагниты, ведь прогресс не стоит на месте. Планируется, в скором будущем электромагнитная подвеска из разряда «ноу-хау» плавно перетечет в обычный элемент любого автомобиля. Остается надеяться, что и стоимость разработки будет более доступной, а быть может, настанут времена, когда такой узел машины можно будет собрать своими руками.

Сферическая электромагнитная подвеска

Датчики, установленные на автомобиле, являются источником информации об дорожном покрытии и погодных условиях. Эта информации передается системе управления автомобиля, которая осуществляет контроль давления воздуха в шинах, скорость и направление их вращения. Кроме этого, в конструкции шин Eagle-360 использовано несколько идей, позаимствованных в живой природе. К этому можно отнести рисунок их протектора,, который напоминает поверхность сферического мозгового коралла семейства Faviidae, которая действует как своего органическая «губка», обеспечивающая максимальное сцепление с поверхностью дороги при любых условиях.

Следует отметить, что высокая маневренность, способность двигаться боком и разворачиваться на месте являются весьма привлекательными способностями для автомобилей, предназначенных для езды в городских условиях. Поэтому, несмотря на отсутствие необходимых работоспособных технологий магнитной левитации, можно надеяться, что в будущем такие технологии все же появятся, и автомобили станут способны творить чудеса.

Динамическая стабилизация подвески Active Curve

Любой мотоциклист скажет вам, что заваливать байк в скоростной поворот- это естественная реакция, обусловленная физикой движущегося двухколесного тела. Мы же добавим, нам хотелось бы чтоб и автомобили так могли. Могут, уже могут! 2015 Mercedes-Benz S65 AMG Coupe обзавелся такой фантастической системой.

Суть работы системы крена Mercedes-Benz проста и сложна одновременно. При помощи датчика бокового ускорения, совмещенного с передней видеокамерой, S65 следит за поворотами и в нужный момент подключает свою пневмоподвеску наклоняя кузов в сторону апекса поворота (к вершине траектории поворота). Автомобиль проходит вираж стабильнее и без сильных кренов. Правда основной целью является не повышение скорости прохождения изгиба дороги, а, скорее, повышение комфорта, так как пассажиры испытывают меньшие боковые нагрузки на скорости. Возможно в будущем похожие технологии появятся и на бюджетных автомобилях.

P.S. Эта же система может отлично подойти и для работы на бездорожье. Разработки уже ведутся.

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

Итоги

Безусловно, магнитная подвеска позволяет добиться нового качества управления. Особенного внимания заслуживают наработки профессора из MIT Омара Боуза. Его многолетний труд позволил добиться феноменальных результатов.

На данный момент в мире есть всего две компании, которые в промышленных масштабах занимаются выпуском магнитных подвесок. Это Delphi и SKF. Здесь нужно сделать одно важное уточнение. Они не дублируют технологии друг друга, а создают совершенно разные технологические концепты.

Материалы: http://mashintop.ru/articles.php?id=2474

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...