Проектная работа "Автомобиль будущего - электромобиль""

Содержание

Введение………………………………………………………………………...2

Глава I. История создания движущегося транспорта………………………..4

1. Начало……………………………………………………………………….4

Электромобили изобрели раньше бензиновых авто………………...........5X

Электромобилестроение в нашей стране……………………………….....8

Глава II. Практическая часть……………………………………………….....9

2.1 Устройство электрического двигателя…………………………………..9

2.2 Изготовление электрического двигателя в домашних условиях…….11

2.3 Сравнительный анализ электромобиля и автомобиля с двигателем внутреннего сгорания………………………………………………………..12

2.4 Результаты анкетирования………………………………………………13

Заключение…………………………………………………………………….14

Список литературы………………………………………………….................15

Приложение 1………………………………………………………………….16

Приложение 2………………………………………………………………….17

Приложение 3………………………………………………………………….18

Введение

В наше время почти каждая семья имеет автомобиль. Без него люди не представляют свою жизнь. Наша семья не исключение. Мой папа – опытный автомобилист.

И уже даже в нашем небольшом городе в час пик можно попасть в небольшую «пробку». Остановившись как-то летом в ряду машин, папа просил меня не открывать окно, рассказав о вреде выхлопных газов от автомобилей.

Я заинтересовался, а существуют ли «безвредные» для окружающей среды автомобили? Или их еще не изобрели? Папа сказал, что такие автомобили уже существуют. Их называют – электромобили.

Так родилась тема моего проекта: «Электромобиль -автомобиль будущего».

Цель моей работы: узнать, как работает электромобиль.

Задачи:

1. Изучить литературу и материалы в сети Интернет по данному вопросу.

2. Познакомиться с историей создания электромобилей.

3.Изучить устройство электрического двигателя.

4.Создать электрический двигатель своими руками.

5.Сравнить электромобиль и автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Что лучше?

Актуальность моей работы заключается в том, что использование электромобилей поможет решить проблему с экологией.

Гипотеза:я предположил, что если автомобиль «будущего» будет экологически чистой машиной, то это сможет оградить человека от вредного воздействия машин и окружающая среда станет экологически чистой.

Объект работы: электромобиль.

Предмет исследования: способ создания электрического двигателя.

Методы исследования:анализ публикаций и статей Интернета по

теме исследования; наблюдение; моделирование; анкетирование; эксперимент, сравнительный анализ.

Практическая значимость исследования:моя работа заинтересует ребят, увлекающихся техникой и моделированием.

Исследовательская работа состоит из двух глав, заключения, списка литературы и приложений.

Глава I. История создания движущегося транспорта

1.1 Начало

Долго человек мечтал о коврах-самолетах и сапогах-скороходах. Эти мечты воплощались в сказках. А в реальной жизни необходимо было трудиться, чтобы прокормить себя и своих близких. На преодоление расстояний между городами уходили долгие месяцы, строительство зданий шло годами, потому что собственных физических сил человека и сил животных было слишком мало.

Продолжалось это тысячелетия. И вот человек начал создавать машины, способные много трудиться, выполнять тяжелую работу и оставаться послушным его воле. Так появились повозки, экипажи.

В экипажах люди стремились к комфорту, всё, более совершенствуя их. Стремление людей увеличить скорость ускоряло и смену событий в истории развития транспорта.

В 1490 году Леонардо да Винчи сконструировал повозку с ручным управлением.

Русский механик - самоучка крестьянин Леонтий Шамшуренков создал «самобеглую коляску», которая приводилась в движение силой двух человек. В 1784 -1791 годах над «самобеглойсамокаткой» работал русский изобретатель Кулибин.

В его «самокате» были впервые применены такие элементы автомобиля, как коробка передач, рулевой механизм и тормоза.

В ХVIII-XIX столетиях в качестве движущей силы для экипажей стали использовать силу пара. Французским изобретателем Николо - Жозефом Кюньо в 1769 году была изготовлена «паровая телега», которая двигалась со скоростью 3,6 км/ч.

1885-1886 годы принято считать годом создания автомобиля, а его изобретателями немецких инженеров Карла Бенца и Готлиба Даймлера. Первый автомобиль с бензиновым двигателем был изготовлен Бенцом и имел 3 колеса, весил 230 кг и мог развивать скорость до 16 км\ч.

Электромобили изобрели раньше бензиновых автоX

Кажется, будто электрокары – это новый этап в эволюции авто, который заменит неэкологичные бензиновые автомобили. Но мы имеем дело с тем случаем, когда следует вспомнить поговорку «все новое – это хорошо забытое старое»: ведь электрический двигатель был изобретен раньше, чем двигатель внутреннего сгорания, а электромобили появились раньше, чем их бензиновые собратья.

Первый электрический двигатель был изобретен Майклом Фарадеем в 1821 году, когда великий физик продемонстрировал возможность преобразования электрической энергии в механическую.

Магнетизм и электричество захватили умы ученых по всему миру, что привело к быстрому развитию данной области. Уже в 1828 году венгерский изобретатель АньошЙедлик смог внедрить электромотор в игрушечную модель автомобиля и показать, что машина может успешно двигаться. Первая машина на электрическом двигателе с использованием гальванических элементов была создана в 1837 году изобретателем Робертом Дэвидсоном. Кроме автомобилей электродвигатели пытались внедрить и на другой транспорт: например, в 1839 году русским изобретателем Б.С. Якоби была создана лодка, которая успешно могла перевозить 14 человек. Этот случай стал первым применением электродвигателя для общественного транспорта. Нужно отметить, что в промышленное производство электролодка так и не вышла.

С изобретением в 1859 году свинцово-кислотных аккумуляторов, поддерживающих перезарядку и позволяющих долгое время сохранять заряд, промышленники стали вкладывать значительные средства в развитие электромобилей. Вскоре европейские и американские города наводнили тестовые образцы электромобилей, которые наравне с конными экипажами гордо ехали по центральным улицам, удивляя зрителей. В 1890-х годах значительно повысилась емкость аккумуляторов, что сделало автомобили на электродвигателях более привлекательными.

Золотой век электромобилей наступил в конце 19 века: различные модели поступили в массовое производство, в крупных городах организовывались даже таксопарки из электромобилей. Их скорость обычно не превышала 35 км\ч, а дальность езды на одной зарядке составляла около 70 км. В 1892 году был построен и первый в мире электробус – его создал русский инженер Ипполит Романов. Электробус мог перевозить 17 пассажиров на дальность 60 км и развивал скорость до 40 км\ч.

Это интересно: первое в истории преодоление скоростной отметки в 100 км\ч на суше тоже принадлежит именно электромобилю. Событие случилось 1 мая 1899 года благодаря гонщику Камилю Женацци и автомобилю La JamausContente. Рекорд скорости составил 105,882 км\ч!!!

В XX столетии производство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания постоянно расширялось и обходилось всё дешевле, электромобилей стали создавать всё меньше и меньше. Причиной стали серьёзные минусы: недостаточно большая ёмкость аккумуляторов, а следовательно, и малый запас хода. Однако на улицах крупнейших городов можно было увидеть как машины с двигателями внутреннего сгорания, так и электромобили. В Нью-Йорке, например, в 1910-х годах работали до 70 тысяч такси на электричестве. 

К 1940 году выпуск электромобилей практически прекратился.

В конце 60-х годов произошло возрождение электрического транспорта. Во-первых, цена нефти возросла. Во-вторых, выхлопные газы автомобилей, особенно в крупных городах, оказывает серьёзное влияние на здоровье человека. Тут и вспомнили об электромобиле. Начался новый этап в развитии данного вида транспорта.

В 60-х – 70-х годах прошлого века разработкой и производством электромобилей стали заниматься фирмы, главным образом, в Соединённых Штатах. Например, две американские компании: Sebring – Vanguard и ElcarCorporation стали лидерами в электромобилестроении. Каждая из компаний произвела несколько тысяч оригинальных машин собственной разработки.

Эти машины были способны проехать 80-95 км без подзарядки. Максимальная скорость достигала около 71 км/ч. Всего было выпущено более 2 тысяч таких машин.

К началу 1990-х годов ужесточились требования к экологической безопасности окружающей среды. Автопроизводители вновь вспомнили об электромобиле.

Сегодня во многих странах существует сервисная сеть по обслуживанию электромобилей. Мировой лидер по производству электромобилей – Китай. Основная причина небольшого спроса электромобилей - высокая стоимость и малый пробег без подзарядки. Небольшие электромобили – электрокары, электропогрузчики применяются для перевозки грузов на вокзалах, в цехах и больших магазинах, т.е. используются в закрытых людных помещениях из-за отсутствия шума и вредных выхлопов.

В 70-х годах прошлого столетия произошло ещё одно важное событие, связанное с электромобилестроением и сохранением окружающей среды. Американский инженер Виктор Воук (VictorWouk) разработал первый в мире автомобиль с гибридным приводом. Первым гибридом стал BuickSkylark.

1.3 Электромобилестроение в нашей стране

И в нашей стране периодически проводились работы по созданию экспериментальных образцов электромобилей.

В 1899 году появились первые русские электромобили, созданные инженером И.Романовым, а в 1901 году им же был построен первый в России 15-местный электроомнибус.

В 1935 году на базе автомобиля ГАЗ-А был построен первый советский электромобиль. В тот же период в лаборатории Московского энергетического института (МЭИ) был создан двухтонный электромобиль на базе автомобиля ЗИС-5. Два года спустя на Ульяновском автозаводе изготовлен образец электромобиля грузоподъёмностью 800 кг на базе автомобиля УАЗ-450.

Тогда же был создан первый советский электробус на базе троллейбуса СВАРЗ вместимостью до 80 человек.

Далее эстафету принял ВАЗ В 1985 году была изготовлена партия электромобилей ВАЗ-2702 в количестве 10 штук и передана для эксплуатационных испытаний (перевозки почты) в г. Тольятти.

Электромобиль ВАЗ-2702 особо малой грузоподъемности предназначен для сферы бытового обслуживания: в почтовых отделениях, больничных комплексах и курортных зонах, а также для перевозки различных грузов в торговле.

В 1979 году появилась идея создать открытый четырёхместный электромобиль для обслуживания курортов, выставок, парковых зон ВАЗ-1801 "Пони".

Этот электромобиль участвовал на многих автосалонах и как выставочный экспонат, и как средство обслуживания, всегда вызывая у публики живейший интерес и желание прокатиться. Всего было изготовлено только два образца.

Следующей нашей разработкой был бортовой грузовичок ВАЗ-2802-01 с одноместной кабиной.

В 1986 году электромобили ВАЗ-2801 "Завтраки" и бортовой грузовик с тентом ВАЗ-2702 принимали участие во всесоюзной выставке "Научно-технический прогресс".

В наши дни на АвтоВАЗе создана экспериментальная модель на базе Калины Эллада – Калина.

Глава II. Практическая часть

2.1 Устройство электрического двигателя

Электрический двигатель–малых размеров и питается от обычной электрической розетки.

Как работает электрический двигатель? С этим вопросом я обратился к учителю физики Светлане Ажуевне. Она рассказала, какие процессы протекают в системе работы электрического двигателя. Работает электродвигатель на постоянном токе (от батарейки). Ток проходит по рамке между полюсами магнита.Электрические заряды внутри магнитного поляназывают электрическим током. Электрический ток проходит по металлическому проводнику или выполненной из него катушке. X

Вывод: это свойство взаимодействия электрической и магнитной энергии на основе создания электродвижущей силы в замкнутом токопроводящем контуре положено в работу любого электродвигателя.

2.2 Изготовление электрического двигателя в домашних условиях

А можно ли в домашних условиях создать настоящий электрический двигатель? На помощь пришли папа и дядя (электрик по образованию).

Нам понадобилось кольцо из проволоки. С помощью ножниц мы очистили от изоляции 3-4 см каждого конца проволоки. Взяли пластмассовый стаканчик и перевернули его вверх дном. На верхнюю часть поместили дисковый магнит. Придерживая его пальцем, внутрь стакана поместили второй дисковый магнит, чтобы он примагнитился к первому. Взяли 2 металлические скрепки и поместили проволочное кольцо над магнитами. С помощью магнитов «крокодил» присоединили к ножкам каждой скрепки две проволоки. Противоположные концы проволоки соединили с клеммами батарейки. Если дотронуться до проволочного кольца оно придет в движение и продолжит это движение без дальнейших усилий. Это простейший электрический двигатель. Вращение проволочного кольца обусловлено взаимодействием магнитного и электрического полей. В вертикальном положении оголенные концы кольца замыкают электрическую цепь. По цепи проходит ток, он создает магнитное поле. Кроме того, на кольцо действует магнитное поле двух дисковых магнитов. Взаимодействие магнитных полей проволочного кольца и магнитов создает силу, которая заставляет кольцо сделать двигаться.

Вывод: в ходе эксперимента мы увидели, что простота конструкции электродвигателя дает большие преимущества в использовании электромобилей в будущем.

2.3 Сравнительный анализ электромобиля и автомобиля с двигателем внутреннего сгорания

2.4 Результаты анкетирования

В ходе своего исследования я решил провести анкетирование. В анкетировании участвовали ученики 11 класса МКОУ СОШ № 9 г. Кизляра в количестве 27 человек.

Я решил узнать у своих одноклассников, каким они представляют автомобиль будущего?

- Автомобиль должен быть легким и быстрым –15% учащихся;

- Иметь экологическое топливо -49%;

- Автомобиль – трансформер видят в будущем 16% учащихся;

-Легким в управлении – 20% учащихся.

Вывод: результаты анкетирования показали, что большинству ребят важно, чтобы автомобиль будущего имел экологическое топливо.

Заключение

Широкое использование электромобилей в будущем имеет большие преимущества: более высокая экологичность, ввиду отсутствия необходимости применения нефтяного топлива, простота конструкции электродвигателя; меньший шумза счёт меньшего количества движимых частей и механических передач; высокая плавность хода электромобиля.

Моя гипотеза подтвердилась.

Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод о том, что автомобиль «будущего» полностью соответствует потребностям человека и сохранению экологически чистой окружающей среды. И чем быстрее эти модели пустят в производство, тем комфортнее станет жизнь всем на планете Земля.

В последние годы увеличилась цена на нефть, иэлектромобили вновь стали набирать популярность. В 2018 году в России было продано около 2500 автомобилей. В г. Кизляр имеется один электромобиль.

Список литературы

«Веселые научные опыты для детей и взрослых». Эксмо: Москва, стр.57.

О.Ю. Карамян, К.А. Чебанов, Ж.А. Соловьева, Электромобиль и перспективы его развития // «Фундаментальные исследования». – 2015. - №12. – С. 693-696.

Р.Л. Петров, Насколько реальны заявленные показатели расхода топлива и эмиссии СО2 для гибридных автомобилей// «Журнал автомобильных инженеров». – 2015. - №2. – С. 45-50.

Р.Л. Петров, Экологическая оценка мирового автотранспорта и прогнозы развития // «Журнал автомобильных инженеров». – 2014. - №5. – С. 56-60.

С.Н. Ивлев, Электромобиль – будущее автомобилестроения? // «Журнал автомобильных инженеров». – 2010. - №2. – С. 6-9.

Энциклопедия «Неизвестное об известном» М., 2011.стр. 39

Ссылки на источники:

http://ru.bywiki.com/wiki/ЭлектромобильX

http://ru.wikipedia.org/wiki/Электромобиль

https://www.tesla.com/blog/battery-swap-pilot-program

Приложение 1.

Приложение 2.

Рисунок 1.Структура энергопотребления производства, транспортировки и использования электроэнергии электромобилем, относительная эмиссия СО2.

Рисунок 2. Структура энергопотребления производства, транспортировки и использования топлива автомобилем с ДВС, относительная эмиссия СО2.

Приложение 3.

Приложение 4.

И.Романовым, а в 1901 году им же был построен первый в России 15-местный электроомнибус.

Электромобиль ВАЗ-2702 особо малой грузоподъемности предназначен для сферы бытового обслуживания: в почтовых отделениях, больничных комплексах и курортных зонах.