Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2012 № 11
Поэтому многие, даже дамы, если торопились, предпочитали верховую езду.
Устойчивость карет вскоре удалось повысить, благодаря каретных дел мастеру Жанто, который решил отказаться от поворота передней оси вокруг центрального шкворня. Он закрепил ось неподвижно, а на ее концах поставил кулаки со шкворнями, на которых сидели коротенькие полуоси с колесами. Все это сооружение получило название трапеции Жанто и обеспечило устойчивость экипажей на поворотах.
А вот с проблемой тряски дело обстояло сложнее. Тут физика процесса примерно такова. Колесо, наезжая на возвышенность дороги, получает толчок вверх и передает импульс всему экипажу. Поскольку же колес у экипажа, как минимум четыре, а ухабов на дороге — бесчисленное количество, то тряска получается немилосердная.
Попытки смягчить ее наблюдались неоднократно.
Кроме подушек, сам кузов кареты попытались уподобить… детской люльке, подвешивая ее, словно колыбель, на прочных ремнях. Это помогло, но мало.
Следующая идея — использовать упругость лука — привела к изобретению рессор. Устроены они в простейшем случае так. Две упругие металлические пластины, согнутые каждая подобно луку, скреплены концами так, что образуют нечто вроде овала, образованного из двух дуг, скрепленных по концам хомутиками.
Однако стальные рессоры, кроме достоинств, обладают и рядом недостатков. Например, они, как правило, имеют нерегулируемую жесткость, а также ломаются в самый неподходящий момент…
Баллоны вместо подушек
И тогда конструкторы снова вспомнили о подушках. Тех самых, что клали когда-то в кареты. Только теперь подушки стали не набивать перьями, а накачивать воздухом. И помещают подобные пневмобаллоны не внутри кузова, а под ним.
Впервые в серийном производстве их применили американцы еще в середине прошлого века. Хорошую идею подхватили и наши конструкторы, оснастившие пневмобаллонами некоторые автобусы ЛиАЗ и ЛАЗ, а также экспериментальную модификацию грузовика ЗИЛ-131.
Сама по себе конструкция весьма проста: между ведущим мостом и рамой, в помощь листовой рессоре (а то и вместо нее), помещается надувной мешок из прочной резины. Он сообщается через систему жиклеров и клапанов с воздушным резервуаром, где с помощью компрессора поддерживается определенное давление. При наезде на препятствие мост идет вверх, сжимая пневмобаллон. Давление воздуха открывает клапан, и воздух перетекает в воздушный резервуар через перепускные отверстия, смягчая толчок. Затем воздух проделывает обратный путь, но уже через калиброванные отверстия, обеспечивая плавное перемещение моста вниз.
Недавно подобную рессору усовершенствовал московский изобретатель A.M. Малый (патент № 2409481).
«Суть данного изобретения заключается в том, что рессора в виде емкости камерного типа постоянно находится под необходимым давлением воздуха, — пояснил сам изобретатель. — При увеличении массы автомобиля в период, например, загрузки, в рессору вводится необходимая порция дополнительного воздуха. Кузов автомобиля с увеличением груза не проседает, а остается на необходимой высоте. При уменьшении массы автомобиля, напротив, давление в рессоре соответственно падает…»
При значительной тряске в процессе ее ликвидации используется насос. Он закреплен между колесом и остальной частью автомобиля таким образом, что при движении колеса вверх необходимое количество воздуха с рессоры насос вбирает в себя, а при движении колеса вниз отдает это количество воздуха обратно рессоре.
Все это происходит автоматически, благодаря датчику положения кузова относительно колеса и датчика разницы давления между сообщающимися сосудами. Поэтому автомобиль с находящимися в нем пассажирами и грузом трясет гораздо меньше.
Подвеска для Фантомаса
Следующий шаг в укрощении тряски — гидропневматическая подвеска была разработана французами для футуристического автомобиля Citroen DS19, который стал известен во всем мире, в том числе и в России, благодаря фильмам про Фантомаса, который ездил именно на этом авто.
Идея такой подвески проста и изящна. В основе конструкции — гидроаккумуляторы, иначе называемые гидросферами. Они имеют форму шара и разделены внутри на две секции. В одну из них под большим давлением закачан азот, другая заполнена жидкостью и отделена от газа гибкой мембраной.
Исполнительный элемент подвески — телескопические поршневые пневморессоры. Функционально они аналогичны обычным стойкам, но не имеют снаружи пружин. Каждая пневморессора состоит из цилиндрического корпуса, на который опирается кузов автомобиля, и поршня, связанного с рычагом подвески посредством штока. К верхнему торцу пневморессоры прикрепляется гидросфера.
Автомобиль своей массой вгоняет шток с поршнем в корпус стойки, но этому противится находящаяся внутри жидкость, которая, как известно, несжимаема.
Зато сжимаем газ, закачанный в гидросферу, он-то и исполняет функции пружины.
Рессоры современного автомобиля.
Так выглядит электро-магнитная подвеска.
Вид и схема работы баллонной подвески.
Пружинные рессоры железнодорожного вагона.
Пневмогидравлическая подвеска значительно «умнее» своих традиционных собратьев, позволяет добиться высокого комфорта. При наезде одного из колес на препятствие жидкость, вытесненная из корпуса соответствующей пневморессоры, приведет в движение поршни остальных стоек, и весь кузов плавно поднимется, сохраняя горизонтальное положение.
Характеристики подвески можно варьировать прямо на ходу, изменяя давление жидкости в системе. Причем осуществить это можно как вручную, так и автоматически. Для создания нужного давления в гидросистему включены электропомпа и корректоры регулировки высоты передней и задней частей кузова, представляющие собой регуляторы давления.
В ранних, простейших системах корректоры, механически связанные с рычагами подвески, отслеживали положение кузова относительно дороги и меняли клиренс в зависимости, например, от загрузки багажника. Сейчас эти функции возложены на электронику, управляющую системой электроклапанов, корректоров и так далее. «Мозги» самостоятельно регулируют крены кузова, меняют упругость стоек и клиренс согласно условиям движения.
Сложность пневмогидравлических подвесок не отражается на их надежности. К примеру, подвеска автомобилей марки Citroen ходит без ремонта несколько сотен тысяч километров в самых сложных условиях. Нужно лишь не забывать о периодической смене гидросфер и жидкости.
Однако в производстве пневмогидравлика сложна — требуется прецизионное качество деталей гидравлической системы, чтобы она была герметична. Поэтому такая подвеска стала своего рода фамильной чертой автомобилей Citroen. Другие фирмы от нее отказались. Ведь есть и иные способы укрощения тряски.
Электромагнит против гравитации
Так, в декабре прошлого года представитель Университета технологий Эйндховена в ходе конференции «Будущее электромобилей», проходившей в американском г. Сан-Хосе, сообщил о том, что его коллеги работают над новым видом автомобильной подвески — электромагнитной.
За прошедшее время исследователи подготовили действующий образец подвески. В ходе стендовых испытаний было установлено, что ее использование позволяет улучшить ездовые характеристики автомобиля не менее чем на 60 % по сравнению с классическими газонаполненными и масляными образцами.
И хотя активной подвеской уже никого не удивишь, ученые из Эйндховена отмечают, что электромагнитные амортизаторы способны реагировать на изменения в дорожном покрытии в несколько раз быстрее своих гидравлических собратьев. Это позволит не только повысить комфортность передвижения, но и выведет безомасность на новый уровень, отмечают исследователи.
Сама по себе новая конструкция основана на классической стойке типа «макферсон», широко использующейся в современном автомобилестроении. Только в дополнение к пружинам электромагнитная стойка имеет еще электромагнитный привод, блок управления и источник питания. Так что в случае отказа батареи система продолжит выполнять все свои функции как чисто механическая. Подзарядка батарей, по задумке разработчиков, будет производиться за счет использования генерируемой во время движения автомобиля электроэнергии.
Г. МАЛЬЦЕВ
ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ
ПРИКОСНИСЬ К ПОГОДЕ. «Прикосновение — лучший способ определить температуру», — полагает американец Робб Годшоу, назвавший свою разработку «криоскопом». Криоскоп и в самом деле дает возможность потрогать завтрашнюю температуру рукой. Устройство представляет собой алюминиевый куб, температура поверхности которого меняется от -18 до +38 градусов Цельсия. Кроме того, индикатором служит светодиодная подсветка: синий — холодно, красный — жарко.
