Современные способы борьбы с аэродинамическими эффектами (стр. 1 )

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ

МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

Современные способы борьбы с аэродинамическими эффектами.

Авторы : Козин Федор, студент 1 курса

  Кофанов Тимофей  , студент 1 курса

Руководитель: , преподаватель физики

Образовательная организация: ГБПОУ СПО Московский технологический колледж

2017г

г. Москва

Содержание :

Введение………………………………………………………………………3

1.История автомобиля……………………………………………………..7-9

2.Коэффициент лобового сопротивления ………………………………9-15

3. Динамика движения автомобиля …………………………………….15-20

4.Внешний облик автомобилей и его изменение  …………..20-23

5. Современные способы борьбы с аэродинамическими эффектами.24

6. Заключение………………………………………………………………..25

6. Литература и интернет-сайты……………………………………………25

Введение.

С тех пор как первый человек укрепил на конце копья заточенный камень, люди всегда пытаются найти наилучшую форму предметам, двигающимся в воздушной среде. Но автомобиль оказался очень сложной аэродинамической головоломкой. Главная проблема, которую решают при отработке аэродинамики, - снижение лобового аэродинамического сопротивления. Аэродинамика стала весьма актуальна в автомобилестроении, когда начали появляться мощные автомобили, скорость которых превышала 100 км/ч. В наше время аэродинамика в проектировании авто учитывается в первую очередь, как при создании спортивного автомобиля, так и при создании обычного городского автомобиля. В практике проектирования автомобилей все чаще возникают проблемы улучшения их формы с целью уменьшения затрат мощности двигателей на преодоление сопротивления воздуха, снижения расхода топлива и повышения аэродинамической устойчивости. Серьезного внимания требует вопрос улучшения состояния воздушной среды внутри автомобиля. Успешное решение этих проблем возможно при использовании результатов многочисленных исследований в области аэродинамики автомобиля и в смежных областях техники

1.История автомобиля

Первые попытки создать автомобиль начались еще 1335 году. В то время были созданы двигатели которые приводились в движение при помощи ветра. Несколько позднее Леонардо да Винчи создал заводной трицикл, но это была не более чем сложная игрушка.
Также в 1678 году Католический священник отец Фердинанд создал первый паровой автомобиль для Китайского Императора. Но как бы там ни было, имеется только запись об этом событии и не более. Первые документальные подтверждения о создании парового двигателя относятся к 1712 году. Двигатель был создан Томасом Ньюкоменом. Но к сожалению его вариант был не очень эффективным, и только в 1965 году Джеймс Ватт изобрел более эффективный паровой двигатель.

Первый автомобиль который приводился в движение при помощи парового двигателя был сконструирован в 1769 году при помощи Николаса Джозефа Кагнота и М. Брецина. В Париже имеется копия данного автомобиля. Вторая модель автомобиля появилась в 1770 году и его максимальная скорость равнялась 3,5 километров. По большей части автомобиль использовался для того, чтобы перевозить пушки по городу. Большим минусом первых автомобилей был их вес, и поэтому они могли работать только на абсолютно гладкой поверхности. Поэтому постепенно люди стали пользоваться железными дорогами и со временем появились поезда.

В Англии 30-х годов 19 века, предпринималось много попыток для разработки автомобилей которым не требовалась бы железная дорога. Но ряд аварий и активная пропаганда железных дорог не позволили это сделать. Потом вместо пара некоторые изобретатели попытались использовать газ. В 1860 году был создан первый автомобиль использующий газ. Мощность двигателя составляла 1,5 лошадиных силы. Но по прежнему автомобиль был довольно тяжелым и неповоротливым.

В 1806 году появились первые машины, приводимые в движение двигателями внутреннего сгорания на англ. горючем газе, что привело к появлению в1885 году повсеместно используемого сегодня газолинового или бензинового двигателя внутреннего сгорания. Машины, работающие на электричестве ненадолго появились в началеXX века, но почти полностью исчезли из поля зрения вплоть до начала XXI века, когда снова возникла заинтересованность в малотоксичном и экологически чистом транспорте. По существу, раннюю историю автомобиля можно разделить на этапы, различающиеся преобладающим способом самоходного движения. Поздние этапы определялись тенденциями в размере и стилистике внешнего вида, а также предпочтениями в целевом использовании. А также в 1840 году были изобретены велосипеды.

Прообраз первого автомобиля создал крепостной крестьянин Нижегородской губернии Леонтий Шамшуренков.

Имя этого человека мало известно широкому читателю. Сведения о нём в историко-технической литературе отрывочны, противоречивы и далеко не свободны от ничем не подтверждаемых толкований. Между тем в истории техники с ним связано одно из наиболее убедительных свидетельств прогрессивного развития отечественной инженерной мысли. Слова «муж, делающий честь своему Отечеству» могли бы быть отнесены к нему с той же мерой исторической справедливости, с какой относились они современником к оценке деятельности выдающегося алтайского теплотехника Ивана Ползунова.

Жизненный и творческий путь Шамшуренкова был суров и во многом необычен даже для того трудного времени. Крестьянин дворцовой волости, затерянной на глубокой окраине в Казанской губернии, нигде не учившийся и вряд ли владеющий начальной грамотой настолько, чтобы подписать свою фамилию под «доношениями» о сделанных им изобретениях (все такие «доношения» подписывались по его просьбе другими лицами), он усваивал необходимые знания и навыки только «своею догадкою», без чьей либо помощи и поддержки.

Увлеченный решением задачи конструирования подъёмных машин, беспрецедентной в современной ему заводской и строительной практике, Шамшуренков  длительное время работал над этим своим первым крупным изобретением - машины для подъёма «Царь–колокола»

Летом 1736 года он вновь пришёл в Москву и подал в Московскую сенатскую контору «доношения» об изобретённых им машинах.

Вернувшись в деревню, изобретатель приступил к конструированию «самобеглой» коляски — механического экипажа, передвигавшегося без конной упряжки, усилием стоявших на нём людей. Таясь от других, не имея нужных материалов и достаточного набора инструментов, он изготовил деревянную коляску и опробовал её в работе.

27 апреля (8 мая) Штатсконтора выдала мастеру наградные и прогонные деньги, всего в сумме 52 рублей 181/4 копеек.

Неожиданная награда, относительно большая по тому времени и свидетельствовшая о признании работ Шамшуренкова, побудила его предложить сенату новые изобретения. «В прошлом 1752 году, — сообщал он в своём «доношении», — сделал я, именованный, для апробации коляску, которая и поныне имеется в Санкт-Петербурге при Правительствующем Сенате, а ныне ещё могу для апробации сделать сани, которые будут ездить без лошадей зимою, а для пробы могут ходить и летом... И ежели позволено будет, то и ещё сделать могу часы (верстомер), которые ходить будут на задней оси, на которых будет показываться на кругу (циферблате) стрелкою до тысячи вёрст и на каждой версте будет бить колокольчик. А хотя прежде сделанная мною коляска и находится в действии, но токмо не так в скором ходу, и, ежели ещё повелено будет, то могу той, прежней, удобнее (меньше по размерам) и на ходу скорее и прочнее мастерством [сделать]».

В 1758 г. в возрасте 71 года Леонтий Лукьянович Шамшуренков скончался. В том же году умер его старший сын и помощник Василий.

Каждое из таких звеньев знаменовало новый шаг вперёд в развитии технической мысли, каждое из них составляло своеобразную веху в истории техники. К числу их по праву относятся и работы незаслуженно забытого изобретателя сложных систем транспортного оборудования — дворцового крестьянина Яранского уезда Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова.

Позже, в 1791 году русский конструктор, изобретатель и инженер Иван Кулибин создал 3х колёсный самоходный экипаж, развивающий скорость до 16,2 км/ч. В этой "самокатке" он разъезжал по улицам Петербурга. Его 3х колёсный механизм содержал почти все основные узлы будущего автомобиля, введённые впервые: коробка скоростей, тормоз, маховое колесо, подшипники качения. Немецкий инженер Карл Бенц, изобретатель множества автомобильных технологий, считается изобретателем и современного автомобиля. Четырёхтактный бензиновый (газолиновый) двигатель внутреннего сгорания, который представляет самую распространённую форму современного самоходного движения — разработка немецкого изобретателя Николауса Отто. Подобный четырёхтактный дизельный двигатель был также изобретён немцем Рудольфом Дизелем.  Водородный топливный элемент, одна из технологий, провозглашённых как замена для газолина в качестве источника энергии автомобилей, в принципе был обнаружен другим немцем Шёнбейн Кристиан Фридрихом в 1838 году. Автомобиль на электрической батарее обязан своим появлением одному из изобретателей электрического мотора венгру Аньош Йедлику и изобрётшему в 1858 году свинцово-кислотную батарею Гастону Планте.

2.Коэффициент лобового сопротивления

Главные цели автомобильной аэродинамики это:

Уменьшение сопротивления воздуха и, как следствие, увеличение максимальной скорости и снижение расхода топлива. Снижение уровня шума.

Предотвращение появления поднимающих сил (обеспечение прижимной силы) и других проявлений аэродинамической неустойчивости

Известно, что сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости.

так рассчитывается сила аэро­динамического сопро­тивления. S – площадь поперечного сечения (м2), V – скорость воздушного потока (м/c), p – плотность воздуха (1,23 кг/м3), Cx - коэффициент аэро­динамического сопротивления. То есть повлиять на величину силы при заданной скорости можно только двумя путями: изменив либо Cx, либо площадь S.