1. Бензиновый оппозитный 4,0-литровый двигатель мощностью 480 л.с., приводящий только задние колеса
2. Блок двух электрических машин, рекуперирующих энергию торможения в режиме генератора, а в режиме электромоторов снабжающих мощностью передние колеса
3. Блок управления электромоторами передней оси
4. Маховичный накопитель энергии с максимальной частотой вращения 40 000 об/мин
5. Блок управления маховичным накопителем энергии, обеспечивающим переключение его режимов работы

На серийной машине впервые реализована концепция автономной подачи мощности на колеса одной оси. При необходимости к 480 «лошадям», которые оппозитный ДВС сообщает задним колесам, на передние можно послать еще 163 л.с. Однако где их взять, если при самом тщательном изучении технической документации высоковольтная АКБ на автомобиле не обнаруживается? 911 GT3 R Hybrid, конечно же, оснащен накопителем энергии, только это не батарея, а… маховик!

Функции маховика выполняет ротор, входящий в состав электрической машины. При замедлении автомобиля электромоторы передней оси, работая в режиме генераторов, «вырабатывают» ток из энергии торможения. Полученное электричество подается на обмотки статора электрической машины, за счет чего ротор-маховик начинает вращаться, т.е. электрическая машина работает как электродвигатель. Только в отличие от традиционного электродвигателя, приводящего редуктор или любой другой механизм, ротор-маховик ничего не приводит: его задача — вращаясь, запасти как можно больше кинетической энергии. Энергия эта тем выше, чем выше угловая скорость маховика (число оборотов в минуту может достигать 40 000) и чем больше его момент инерции относительно оси вращения. Если маховик раскручен по максимуму, то всю накопленную энергию в течение нескольких секунд можно будет передать на электромоторы, приводящие передние колеса. Это произойдет после того, как электрическая машина принудительно (по желанию водителя) «переключится» в режим генератора и вся накопленная маховиком механическая энергия превратится в электрическую. Удивительно, но 911 GT3 R Hybrid, представленный в Женеве, — действующий образец. В середине мая такой же автомобиль примет участие в 24-часовой гонке во французском Ле-Мане.

Кстати говоря, в СССР почти 40 лет назад проводились опыты с маховичными накопителями энергии — их устанавливали на автобусы. Одним из идеологов тех работ был доктор технических наук Н.В. Гулиа. Помнится, в 90-е — тогда мне довелось слушать курс деталей машин в оригинальном исполнении Нурбея Владимировича — большинство моих коллег-студентов лишь улыбались в ответ на рассказы профессора о чудо-маховиках и чудовариаторах (лектор, помимо прочего, агитировал и за бесступенчатую передачу). С тех пор не прошло и 15 лет, а вариаторы получили самое широкое распространение. Дошло дело и до маховиков как полноценных элементов силового агрегата. То ли еще будет…

Michelin Tweel

Французская фирма Michelin представила на североамериканском международном автошоу (North American International Auto Show), свою новую разработку — Tweel. Это слово образовано от Tyre (шина) и Wheel (колесо). Данный гибрид одного и другого предназначен вовсе не для более лёгкой замены колёс.

Американские инженеры (а проект принадлежит американскому подразделению Michelin) задумали решить извечную проблему, над которой бьются шинники не один десяток лет — как совместить хорошую плавность хода с великолепной управляемостью машины.

Да, мы знаем, решающая роль в достижении этих двух противоположных целей принадлежит грамотной подвеске — системе рычагов и пружин, прочих элементов, что соединяют колёса с кузовом. Но и от шин тут зависит многое.

А противоположны эти цели потому, что мягкая шина будет комфортной, но слишком податливой в поперечном направлении, шаткой и валкой, можно сказать, а это никак не придаст машине устойчивости.

Разумеется, шинники подолгу «колдуют» над конструкцией шины, чтобы обеспечить ей желаемые анизотропные свойства (разные в поперечном и радиальном направлении), но, кажется, абсолютным решением будет отказ от обычной пневматической шины как таковой.

Именно так и поступили в Michelin. Новая конструкция использует резиновые спицы специального продуманного сечения, там, где у обычной шины — центральная часть с воздухом. Эти спицы сплавлены в неразборную конструкцию не только с собственно протектором, бегущим по дороге, но и с колесом. Выглядит всё это обманчиво просто, но потребовало серьёзных и долгих расчётов.

Дело в том, что Tweel обладает энергопоглощающими свойствами не уступающими, и даже превосходящими уровень обычных пневматических шин. Как утверждают разработчики, такое колесо поглощает удары с «невиданной непринуждённостью».

Вместе с тем, в поперечном направлении этот гибрид ведёт себя как жёсткое колесо. По сравнению с обычной шиной жёсткость новинки выше в пять раз. На колесо словно наклеили цельнолитой слой резины с рисунком протектора.

Компания считает, что её изобретение имеет потенциал, чтобы преобразовать автомобильную, военную, строительную и другие виды ездящей техники — на годы вперёд. Michelin отмечает, что новая технология позволяет очень точно настраивать параметры различных шин под тот или иной автомобиль. Нужно заметить, что и экономичность машин на новых шино-колёсах будет лучше.

Опытный образец Tweel примерно в двадцать раз легче обычной шины и обладает в двадцать раз меньшим сопротивлением качению.

Добавим в плюсы изобретению исключительную безопасность (очевидная невозможность прокола) и повышенный срок службы (тут надо поверить заявлениям компании). Получается очень заманчиво.

Чтобы продемонстрировать широту возможных применений новинки, компания создала не только автомобильный вариант Tweel, который опробовала на Audi A4, но и оснастила Tweel-ами экзотические виды транспорта: робототехническую коляску для инвалидов iBOT и внедорожный самобалансирующий скутер Segway Centaur.

Разработкой безвоздушных шин одновременно занимаются и другие компании.

Так, компания Bridgestone официально представила новые шины, которые не нужно накачивать. Владельцам таких шин больше не придется постоянно проверять в них давление, кроме того, благодаря особой ячеистой форме новым шинам не страшны проколы.

Концептуальные шины под названием Air-Free Concept изготовлены из термопластичной резины. Они могут использоваться в небольших машинах, например, электрокарах. Четыре шины способны выдержать нагрузку до 600 кг.

Американская компания Amerityre представила новую модель «безвоздушной» шины.

Непневматическая модель, которая прошла все необходимые испытания на безопасность, будет производиться из полиуретановых эластомеров, без закачки воздуха.

Преимущества безвоздушных шин очевидны: их нельзя проткнуть и они никогда не сдуваются. У покрышки намного меньшее сопротивление качению, что позволяет экономить до 10% топлива. Кроме того, нагрев новинки при движении будет значительно ниже, чем в обычных шинах, что позволяет увеличить время её эксплуатации при меньшем износе. Однако учёные потратят немало сил в поисках соответствующего материала, который способен выдержать давление многотонной грузовой машины. Возможно, в скором будущем они будут стандартом для обычных автомобилей, которые мы видим каждый день на дорогах.

Новые технологии производства Amerityre позволяют изготовить шину за короткий срок при минимальных затратах материала, что скажется на её цене. Пока использование непневматических шин для постоянного использования стоит под большим вопросом, однако инженеры видят в них огромную перспективу, особенно для коммерческих автомобилей, при перевозках на дальние расстояния.

Компания провела испытания статической нагрузки на одном из прототипов NPT. Он выдержал максимальную нагрузку 1746 кг. Напряжение пластика обеспечивает прочность, позволяя им действовать точно так же как шины, наполненные воздухом.

Финальное тестирование разработки предоставили военным. «Непневматическая шина» (NPT) позволит Хаммеру продолжать движение даже после того, как будет уничтожено до 30 процентов сотовидной структуры шин. Сейчас 94-сантиметровые шины NPT установили на армейские вездеходы национальной гвардии США, которые активно тестируются.

Несмотря на все его отрицательные стороны человечеству еще не очень скоро получится избавиться от использования бензина и другого ископаемого топлива. Это обусловлено тем, что помимо всего прочего, еще нет технологий хранения энергии, которые по плотности хранения энергии могли бы даже приблизиться к бензину. Плотность хранения энергии в полностью заряженном литий-ионном аккумуляторе составляет порядка 0.75 МДж на килограмм, а в одном килограмме бензина содержится более 47 МДж энергии. И даже в гибридных схемах некоторых автомобилей электрическая часть порой выступает в роли "мертвого груза", когда бензиновому двигателю приходится тащить на себе дополнительный груз разряженных аккумуляторных батарей и бесполезного электродвигателя, тратя на это дополнительное топливо.

Многие ученые видят в качестве выхода из этой ситуации использование превращения электрической энергии и энергии солнечного света непосредственно в водород или жидкое органическое топливо. Несмотря на то, что данные работы ведутся уже достаточно давно, пока еще не найдено подходящего решения, с помощью которого можно получать топливо из "воздуха" достаточно дешево и в промышленных масштабах. Очередным шагом на пути к такой цели стало достижение исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые нашли метод, с помощью которого можно превращать электричество и углекислый газ из атмосферы в жидкое топливо, в "жидкое электричество".

Это им удалось благодаря разработке с помощью генных модификаций особого штамма бактерий определенного вида. Модификация бактерий проводилась таким образом, что под воздействием электричества они выполняют первую половину процесса фотосинтеза, превращая воду и углекислый газ в жидкое топливо, состоящее из тяжелых спиртовых соединений.

Обычные солнечные батареи обеспечивают биореактор с бактериями электрической энергией. Это электричество приводит в действие электрохимический процесс, в результате которого получается муравьиная кислота. Эта кислота, наряду с углекислым газом, потребляется бактериями, которые вырабатывают жидкое топливо. В идеале можно сказать, что получение такого топлива является полностью возобновимым процессом, ведь в нем используется атмосферный углекислый газ, который через некоторое время все равно вернется в атмосферу, когда топливо будет сожжено в двигателе. Все это делает весь процесс экологически нейтральным, в отличие от использования ископаемых видов топлива, которое постоянно увеличивает количество углерода в атмосфере.

В настоящее время калифорнийские ученые работают над тем, что бы разработанную ими технологию можно было использовать в промышленных масштабах. Сейчас разрабатываются и создаются первые биореакторы, которые смогут вырабатывать такое количество жидкого биотоплива, которое позволит всерьез задуматься о коммерциализации данной технологии.

Еще одним плюсом использования жидкого биотоплива, произведенного подобными методами, является то, что на земном шаре существует огромный парк бензиновых автомобилей, избавиться от которого и перевести весь транспорт на электричество быстро и безболезненно просто не получится.