A транспортное средство (от латинского : транспортное средство) - это машина, которая перевозит людей или грузы. К транспортным средствам относятся вагоны, велосипеды, автомобили (мотоциклы, автомобили, грузовики, автобусы ), рельсовые автомобили (поезда, трамваи ), плавсредства (корабли, лодки ), автомобили-амфибии (вертолеты, суда на воздушной подушке ), самолеты (самолеты, вертолеты ) и космические корабли.
Наземные транспортные средства в целом классифицируются по тому, что используется для приложения сил управления и движения относительно земли: колесный, гусеничный, рельсовый или лыжный. ISO 3833-1977 - это стандарт, который также используется в международном законодательстве для типов, терминов и определений дорожных транспортных средств.
В мире используется более 1 миллиарда велосипедов. В 2002 году в мире эксплуатировалось 590 миллионов автомобилей и 205 миллионов мотоциклов. Было произведено не менее 500 миллионов китайских велосипедов Flying Pigeon, больше, чем любая другая модель автомобиля. Самая производимая модель автомобиля - мотоцикл Honda Super Cub, в 2008 году их было выпущено 60 миллионов единиц. Самой производимой моделью автомобиля является Toyota Corolla, с как минимум 35 млн. произведено к 2010 году. Самым распространенным самолетом с неподвижным крылом является Cessna 172, по состоянию на 2017 год их было произведено около 44000 штук. Советский Ми-8, на 17000 единиц, является самый производимый вертолет. Лучшим коммерческим реактивным авиалайнером является Boeing 737, в 2018 году их было около 10 000.
Передвижение состоит из средства, которое позволяет перемещаться с небольшим сопротивлением, источника энергии для обеспечения необходимой кинетической энергии и средств управления движением, таких как тормоз и рулевое управление. Безусловно, в большинстве автомобилей используются колеса , в которых используется принцип качения для обеспечения смещения с очень небольшим трением качения.
Очень важно, чтобы у транспортного средства был источник энергии для его движения. Энергия может быть извлечена из внешних источников, как в случае парусника, автомобиля на солнечной энергии или электрического трамвая, использующего воздушные линии связи. Энергия также может накапливаться при условии, что ее можно преобразовать по запросу, а плотность энергии и плотность мощности носителя для хранения достаточны для удовлетворения потребностей транспортного средства.
Человеческая сила - это простой источник энергии, для которого не требуется ничего, кроме людей. Несмотря на то, что мощность людей не может превышать 500 Вт (0,67 л.с.) в течение значительного количества времени, рекорд наземной скорости для транспортных средств с двигателем (без интервала) составляет 133 км / ч (83 мили в час) по состоянию на 2009 год. на лежачем велосипеде.
Самый распространенный тип источника энергии - топливо. В двигателях внешнего сгорания можно использовать почти все, что горит, в качестве топлива, в то время как двигатели внутреннего сгорания и ракетные двигатели предназначены для сжигания определенного топлива, обычно бензина, дизельного топлива или этанола.
Другой распространенной среды для хранения energy - это батареи, которые обладают такими преимуществами, как оперативность, полезность в широком диапазоне уровней мощности, экологичность, эффективность, простота установки и простота обслуживания. Аккумуляторы также облегчают использование электродвигателей, у которых есть свои преимущества. С другой стороны, батареи имеют низкую плотность энергии, короткий срок службы, низкую производительность при экстремальных температурах, длительное время зарядки и трудности с утилизацией (хотя обычно они могут быть переработаны). Как и топливо, батареи накапливают химическую энергию и могут вызвать ожоги и отравление в случае аварии. Батареи также теряют эффективность со временем. Вопрос о времени зарядки может быть решен заменой разряженных аккумуляторов на заряженные; однако это требует дополнительных затрат на оборудование и может оказаться непрактичным для больших батарей. Более того, для работы на заправке должны быть стандартные батареи для замены батарей. Топливные элементы похожи на батареи в том, что они преобразуют химическую энергию в электрическую, но имеют свои преимущества и недостатки.
Электрифицированные рельсы и воздушные кабели являются обычным источником электроэнергии в метро, железных дорогах, трамваях и троллейбусах. Солнечная энергия - более современная разработка, и несколько солнечных транспортных средств были успешно построены и испытаны, в том числе Helios, самолет на солнечной энергии.
Ядерная энергия - более эксклюзивная форма хранения энергии, в настоящее время ограниченная большими кораблями и подводными лодками, в основном военными. Ядерная энергия может быть высвобождена с помощью ядерного реактора, ядерной батареи или многократного взрыва ядерных бомб. Было проведено два эксперимента с самолетами с ядерными двигателями: Туполев Ту-119 и Convair X-6.
Механическая деформация - еще один метод сохранения энергии, при котором эластичная лента или металлическая пружина деформируется и высвобождает энергию, поскольку ей позволяют вернуться в свое основное состояние. Системы, в которых используются эластичные материалы, страдают от гистерезиса, а металлические пружины слишком плотны, чтобы их можно было использовать во многих случаях.
Маховики накапливают энергию во вращающейся массе. Поскольку легкий и быстрый ротор является энергетически выгодным, маховики могут представлять значительную угрозу безопасности. Более того, маховики довольно быстро пропускают энергию и влияют на рулевое управление транспортного средства за счет гироскопического эффекта. Они были экспериментально использованы в гиробусах.
Энергия ветра используется парусниками и наземными яхтами в качестве основного источника энергии. Он очень дешевый и довольно простой в использовании, основные проблемы заключаются в зависимости от погоды и характеристик против ветра. Воздушные шары также полагаются на ветер, чтобы двигаться по горизонтали. Самолет, летящий в реактивной струе, может получить ускорение от сильного ветра.
Сжатый газ в настоящее время является экспериментальным методом хранения энергии. В этом случае сжатый газ просто хранится в резервуаре и при необходимости выпускается. Как и у эластичных материалов, они имеют гистерезисные потери при нагревании газа во время сжатия.
Гравитационная потенциальная энергия - это форма энергии, используемая в планерах, лыжах, бобслеях и многих других транспортных средствах, спускающихся с холма. Рекуперативное торможение является примером захвата кинетической энергии, когда тормоза транспортного средства дополняются генератором или другим средством извлечения энергии.
При необходимости энергия берется из источника и потребляется одним или несколькими двигателями или двигателями. Иногда используется промежуточная среда, например, батареи дизельной подводной лодки.
Большинство автомобилей имеют двигатели внутреннего сгорания. Они довольно дешевы, просты в обслуживании, надежны, безопасны и компактны. Поскольку эти двигатели сжигают топливо, они имеют большой радиус действия, но загрязняют окружающую среду. Родственный двигатель - это двигатель внешнего сгорания. Примером этого является паровой двигатель. Помимо топлива, паровым двигателям нужна вода, что делает их непрактичными для некоторых целей. Паровым двигателям также требуется время для прогрева, тогда как двигатели внутреннего сгорания обычно могут работать сразу после запуска, хотя это может быть не рекомендовано в холодных условиях. Паровые двигатели, сжигающие уголь, выделяют серу в воздух, вызывая вредные кислотные дожди.
В то время как двигатели внутреннего сгорания периодического действия были когда-то основным средством движения самолетов, они в значительной степени вытеснены двигателями внутреннего сгорания непрерывного действия: газовыми турбинами. Турбинные двигатели легкие и, особенно при использовании на самолетах, эффективны. С другой стороны, они стоят дороже и требуют тщательного ухода. Они также могут быть повреждены при проглатывании посторонних предметов и выделяют горячий выхлоп. Поезда с турбинами называются газотурбинными электровозами. Примерами наземных транспортных средств, использующих турбины, являются M1 Abrams, MTT Turbine SUPERBIKE и Millennium. Импульсные реактивные двигатели во многом похожи на турбореактивные, но почти не имеют движущихся частей. По этой причине в прошлом они были очень привлекательны для конструкторов автомобилей; однако их шум, жара и неэффективность привели к тому, что от них отказались. Историческим примером использования импульсного реактивного двигателя была летающая бомба Фау-1. Импульсные струи до сих пор иногда используются в любительских экспериментах. С появлением современных технологий импульсный детонационный двигатель стал применяться на практике и был успешно испытан на Rutan VariEze. Хотя импульсный детонационный двигатель намного более эффективен, чем импульсный реактивный двигатель и даже газотурбинный двигатель, он все же страдает от чрезмерных уровней шума и вибрации. Ramjets также имеют немного движущихся частей, но они работают только на высокой скорости, поэтому их использование ограничено вертолетами tip jet и высокоскоростными самолетами, такими как Lockheed SR- 71 Blackbird.
Ракетные двигатели в основном используются на ракетах, ракетных санях и экспериментальных самолетах. Ракетные двигатели очень мощные. Самая тяжелая машина, когда-либо отлетавшая от земли, ракета Сатурн V, оснащалась пятью ракетными двигателями F-1, суммарная мощность которых составляла 180 миллионов лошадиных сил (134,2 гигаватта). Ракетным двигателям также не нужно что-либо «отталкивать», что New York Times отрицает в ошибке. Ракетные двигатели могут быть особенно простыми, иногда состоящими только из катализатора, как в случае с ракетой на основе перекиси водорода. Это делает их привлекательным вариантом для таких транспортных средств, как реактивные ранцы. Несмотря на свою простоту, ракетные двигатели часто опасны и подвержены взрывам. Топливо, которое они выбрасывают, может быть легковоспламеняющимся, ядовитым, коррозионным или криогенным. Еще они страдают низкой эффективностью. По этим причинам ракетные двигатели используются только в случае крайней необходимости.
Электродвигатели используются в электромобилях, таких как электровелосипеды, электрические скутеры, небольшие лодки, метро, поезда, троллейбусы, трамваи и опытные самолеты. Электродвигатели могут быть очень эффективными: обычно КПД превышает 90%. Электродвигатели также могут быть мощными, надежными, простыми в обслуживании и любого размера. Электродвигатели могут обеспечивать различную скорость и крутящий момент без необходимости использования коробки передач (хотя ее использование может быть более экономичным). Использование электродвигателей ограничено, главным образом, из-за трудности подачи электроэнергии.
Двигатели на сжатом газе использовались на некоторых транспортных средствах экспериментально. Они просты, эффективны, безопасны, дешевы, надежны и работают в самых разных условиях. Одной из трудностей, возникающих при использовании газовых двигателей, является охлаждающий эффект расширяющегося газа. Эти двигатели ограничены тем, насколько быстро они поглощают тепло из окружающей среды. Однако охлаждающий эффект может использоваться одновременно с кондиционированием воздуха. Двигатели на сжатом газе также теряют эффективность при падении давления газа.
Ионные двигатели используются на некоторых спутниках и космических аппаратах. Они эффективны только в вакууме, что ограничивает их использование космическими аппаратами. Ионные двигатели работают в основном на электричестве, но им также требуется топливо, такое как цезий или, в последнее время, ксенон. Ионные двигатели могут достигать чрезвычайно высоких скоростей и потреблять мало топлива; однако они энергоемкие.
Механическая энергия, которую производят двигатели и двигатели, должна быть преобразована в работу колесами, пропеллерами, соплами или аналогичные средства. Помимо преобразования механической энергии в движение, колеса позволяют транспортному средству катиться по поверхности и, за исключением рельсовых транспортных средств, управлять ими. Колеса - это древняя технология, образцы которой были обнаружены более 5000 лет назад. Колеса используются во множестве транспортных средств, включая автомобили, бронетранспортеры, автомобили-амфибии, самолеты, поезда, скейтборды и тачки.
Сопла используются почти со всеми реактивными двигателями. К транспортным средствам, использующим форсунки, относятся реактивные самолеты, ракеты и гидроциклы. Хотя большинство сопел имеют форму конуса или раструба, были созданы некоторые нестандартные конструкции, такие как aerospike. Некоторые сопла нематериальные, например сопло электромагнитного поля управляемого ионного двигателя.
Непрерывная гусеница иногда используется вместо колес для привода наземных транспортных средств. Непрерывный путь имеет преимущества большей площади контакта, легкости ремонта при небольших повреждениях и высокой маневренности. Примерами транспортных средств, использующих непрерывный путь, являются цистерны, снегоходы и экскаваторы. Две непрерывные гусеницы, используемые вместе, позволяют управлять автомобилем. Самый большой автомобиль в мире, Bagger 288, приводится в движение непрерывными гусеницами.
Пропеллеры (а также винты, вентиляторы и роторы) используются для перемещения через жидкость. Пропеллеры использовались в качестве игрушек с древних времен, однако именно Леонардо да Винчи изобрел то, что было одним из самых ранних пропеллеров - «воздушным винтом». В 1661 году компания Toogood Hays приняла винт для использования в качестве гребного винта корабля. С тех пор винт был испытан на многих наземных транспортных средствах, включая поезд Schienenzeppelin и множество вагонов. В наше время пропеллеры наиболее распространены на гидроциклах и самолетах, а также на некоторых транспортных средствах-амфибиях, таких как суда на воздушной подушке и машины с эффектом грунта. Интуитивно понятно, что пропеллеры не могут работать в космосе из-за отсутствия рабочей жидкости, однако некоторые источники предполагают, что, поскольку пространство никогда не бывает пустым, пропеллер может работать в космосе.
Аналогично пропеллерные транспортные средства, некоторые транспортные средства используют крылья для движения. Парусники и планеры приводятся в движение передовой составляющей подъемной силы, создаваемой их парусами / крыльями. Орнитоптеры также создают тягу аэродинамически. Орнитоптеры с большими закругленными передними кромками создают подъемную силу за счет сил всасывания передних кромок.
Гребные колеса используются на некоторых старых гидроциклах и их модификациях. Эти корабли были известны как пароходы. Поскольку гребные колеса просто упираются в воду, их конструкция и конструкция очень просты. Самый старый такой корабль в регулярной эксплуатации - Скибладнер. Многие водные велосипеды лодки также используют гребные колеса для движения.
Винтовые машины приводятся в движение шнековыми цилиндрами, снабженными винтовыми фланцами. Поскольку они могут создавать тягу как на суше, так и на воде, они обычно используются на вездеходах. ЗиЛ-2906 был винтовой машиной советской конструкции, предназначенной для вывоза космонавтов из сибирской глуши.
Вся или почти вся полезная энергия, производимая двигателем обычно рассеивается как трение; поэтому минимизация потерь на трение очень важна для многих автомобилей. Основными источниками трения являются трение качения и сопротивление жидкости (сопротивление воздуха или сопротивление воды).
Колеса имеют низкое трение в подшипниках, а пневматические шины обеспечивают низкое трение качения. Стальные колеса на стальных гусеницах еще ниже.
Аэродинамическое сопротивление может быть уменьшено за счет обтекаемых конструктивных особенностей.
Трение желательно и важно для обеспечения тяги для облегчения движения на суше. Большинство наземных транспортных средств используют трение для ускорения, замедления и изменения направления. Внезапное снижение тяги может привести к потере управления и несчастным случаям.
Большинство автомобилей, за исключением рельсовых транспортных средств, имеют по крайней мере один рулевой механизм. Колесные транспортные средства поворачиваются, наклоняя передние или задние колеса. B-52 Stratofortress имеет особую конструкцию, при которой все четыре основных колеса могут быть повернуты под углом. Салазки также можно использовать для поворота, наклоняя их, как в случае снегохода . Суда, катера, подводные лодки, дирижабли и самолеты обычно имеют руль направления для управления. На самолете элероны используются для крена самолета для управления по курсу, иногда с помощью руля направления.
При отключении питания большинство транспортных средств останавливается из-за трения. Но часто требуется остановить транспортное средство быстрее, чем одним трением: поэтому почти все транспортные средства оснащены тормозной системой. Колесные транспортные средства обычно оснащены фрикционными тормозами, которые используют трение между тормозными колодками (статорами) и тормозными роторами для замедления транспортного средства. Многие самолеты имеют высокопроизводительные версии той же системы в их шасси для использования на земле. Тормозная система Boeing 757, например, имеет 3 статора и 4 ротора. Space Shuttle также использует фрикционные тормоза на колесах. Помимо фрикционных тормозов, гибридные / электрические автомобили, троллейбусы и электрические велосипеды также могут использовать рекуперативные тормоза для утилизации части потенциальной энергии транспортного средства. В высокоскоростных поездах иногда используются бесфрикционные Вихретоковые тормоза ; однако широкое применение этой технологии было ограничено из-за проблем с перегревом и помехами.
Помимо тормозов шасси, большинство больших самолетов имеют другие способы замедления. В самолетах воздушные тормоза представляют собой аэродинамические поверхности, которые создают трение, при этом воздушный поток заставляет транспортное средство замедляться. Обычно они выполняются в виде закрылков, которые препятствуют воздушному потоку в выдвинутом состоянии и находятся на одном уровне с самолетом в закрытом состоянии. Реверс тяги также используется во многих авиадвигателях. Винтовые самолеты достигают обратной тяги за счет изменения шага пропеллеров, в то время как реактивные самолеты делают это путем перенаправления выхлопных газов двигателей вперед. На авианосцах , тормозные механизмы используются для остановки самолета. Пилоты могут даже задействовать полный газ при касании, если тормозной механизм не срабатывает и требуется уход на второй круг.
Парашюты используются для замедления очень быстро движущихся транспортных средств. Парашюты использовались в наземных, воздушных и космических транспортных средствах, таких как ThrustSSC, Eurofighter Typhoon и командный модуль Apollo. Некоторые старые советские пассажирские самолеты имели тормозные парашюты для аварийной посадки. На лодках используются аналогичные устройства, называемые морскими якорями, для поддержания устойчивости в бурном море.
Для дальнейшего увеличения скорости замедления или в случае отказа тормозов можно использовать несколько механизмов для остановки транспортного средства. Автомобили и подвижной состав обычно имеют ручные тормоза, которые, хотя и предназначены для защиты уже припаркованного транспортного средства, могут обеспечить ограниченное торможение в случае отказа основных тормозов. Вторичная процедура, называемая скольжение вперед, иногда используется для замедления самолета путем полета под углом, вызывающего большее сопротивление.
Категории автомобилей и прицепов определяются в соответствии со следующей международной классификацией:
В Европейском Союзе классификации типов транспортных средств определяются следующим образом:
Европейское сообщество, основана в системе WVTA Сообщества (одобрение типа всего транспортного средства). В рамках этой системы производители могут получить сертификацию типа транспортного средства в одном государстве-члене, если оно соответствует техническим требованиям ЕС, а затем продавать его на всей территории ЕС без необходимости проведения дополнительных испытаний. Полная техническая гармонизация уже достигнута в трех категориях транспортных средств (легковые автомобили, мотоциклы и тракторы) и вскоре будет распространена на другие категории транспортных средств (автобусы и грузовые автомобили ). Крайне важно, чтобы европейские производители автомобилей имели доступ к как можно большему рынку.
Хотя система одобрения типа Сообщества позволяет производителям в полной мере использовать возможности внутреннего рынка, всемирная техническая гармонизация в контексте Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН ) предлагает рынок за пределами Европейские границы.
Во многих случаях использование транспортного средства без лицензии или сертификата является незаконным. Наименее строгая форма регулирования обычно ограничивает количество пассажиров, которые водитель может перевозить, или полностью запрещает им (например, канадская лицензия на сверхлегкую без одобрения). Следующий уровень лицензирования может допускать пассажиров, но без какой-либо компенсации или оплаты. Эти условия обычно имеют частные водительские права. Коммерческие лицензии, разрешающие перевозку пассажиров и грузов, регулируются более жестко. Наиболее строгая форма лицензирования обычно предназначена для школьных автобусов, транспортных средств для перевозки опасных материалов и автомобилей скорой помощи.
Водитель автотранспортного средства обычно должен иметь действующее водительское удостоверение во время движения по общественным землям, тогда как пилот самолета должен иметь права всегда, независимо от того, где в юрисдикции летит самолет.
Транспортные средства часто требуется регистрировать. Регистрация может производиться по чисто юридическим причинам, по причинам страхования или с целью помочь правоохранительным органам вернуть украденные автомобили. Полицейская служба Торонто, например, предлагает бесплатную и дополнительную регистрацию велосипедов онлайн. На автотранспортных средствах регистрация часто принимает форму регистрационного знака транспортного средства, что упрощает идентификацию автомобиля. В Россия номерные знаки грузовиков и автобусов повторяются большими черными буквами на задней стороне. На самолетах используется аналогичная система, где бортовой номер нанесен на различные поверхности. Подобно автомобилям и самолетам, гидроциклы также имеют регистрационные номера в большинстве юрисдикций, однако название судна по-прежнему является основным средством идентификации, как это было с древних времен. По этой причине повторяющиеся регистрационные имена обычно не принимаются. В Канаде лодки с мощностью двигателя 10 л.с. (7,5 кВт) или выше требуют регистрации, что приводит к повсеместному использованию двигателя «9,9 л.с. (7,4 кВт)».
Регистрация может быть обусловлена утверждением транспортного средства для использования на дорогах общего пользования, как в случае Великобритании и Онтарио. Во многих штатах США также есть требования к транспортным средствам, движущимся по дорогам общего пользования. К самолетам предъявляются более строгие требования, поскольку они представляют собой высокий риск нанесения ущерба людям и имуществу в случае аварии. В США FAA требует, чтобы у самолета был сертификат летной годности. Поскольку воздушные суда США должны находиться в эксплуатации в течение некоторого времени, прежде чем они будут сертифицированы, существует положение об экспериментальном сертификате летной годности. Экспериментальные самолеты FAA ограничены в эксплуатации, в том числе запрещены полеты над населенными пунктами, в загруженном воздушном пространстве или с несущественными пассажирами. Материалы и детали, используемые в самолетах, сертифицированных FAA, должны соответствовать критериям, установленным в технических стандартных приказах.
Во многих юрисдикциях эксплуатант транспортного средства юридически обязан обеспечивать безопасность оборудование с ними или на них. Обычные примеры включают ремни безопасности в автомобилях, шлемы на мотоциклах и велосипедах, огнетушители на лодках, автобусах и самолетах и спасательные жилеты на лодках и коммерческих самолетах. Пассажирские самолеты несут большое количество средств безопасности, включая надувные горки, плоты, кислородные маски, кислородные баллоны, спасательные жилеты, спутниковые маяки и аптечки. Некоторое оборудование, такое как спасательные жилеты, вызывает споры относительно их полезности. В случае рейса 961 авиакомпании «Эфиопские авиалинии» спасательные жилеты спасли многих людей, но также привели к гибели многих людей, когда пассажиры надували свои жилеты преждевременно.
Существуют особые договоренности с недвижимостью, позволяющие транспортным средствам перемещаться из одного места в другое. Чаще всего это общественные дороги, по которым автомобили с соответствующими лицензиями могут передвигаться без помех. Эти автомагистрали находятся на государственной земле и обслуживаются государством. Точно так же платные маршруты открыты для общественности после уплаты пошлины. Эти маршруты и земля, на которой они расположены, могут принадлежать государству или частным лицам, либо их сочетание. Некоторые маршруты находятся в частной собственности, но открывают доступ для всех. На этих маршрутах часто есть предупреждающий знак о том, что правительство не поддерживает дорогу. Примером этого являются переулки в Англии и Уэльсе. В Шотландии земля открыта для немоторизованных транспортных средств, если земля соответствует определенным критериям. Земля общего пользования иногда открыта для использования внедорожниками. На государственных землях США Бюро землепользования (BLM) решает, где можно использовать транспортные средства. Железные дороги часто проходят по земле, не принадлежащей железнодорожной компании. Право на эту землю предоставлено железнодорожной компании через такие механизмы, как сервитут. Гидроциклам, как правило, разрешается плавать в общественных водах без ограничений, если они не причиняют неудобств. Однако прохождение замка замка может потребовать оплаты проезда. Несмотря на традицию общего права Cuius est solum, eius est usque ad coelum et ad inferos владения всем воздухом над собственностью, Верховный суд США постановил, что самолеты в США имеют право использовать воздух над чужой собственностью без их согласия. Хотя то же правило обычно применяется во всех юрисдикциях, некоторые страны, такие как Куба и Россия, воспользовались правами на воздух на национальном уровне, чтобы заработать деньги. Есть некоторые районы, над которыми воздушным судам запрещено пролетать. Это называется запрещенное воздушное пространство. Запрещенное воздушное пространство обычно строго соблюдается из-за потенциального ущерба от шпионажа или нападения. In the case of Korean Air Lines Flight 007, the airliner entered prohibited airspace over Soviet territory and was shot down as it was leaving.
For a comparison of transportation fatality rates, see: Air safety statistics.
Several different metrics used to compare and evaluate the safety of different vehicles. The main three are deaths per billion passenger-journeys, deaths per billion passenger-hours and deaths per billion passenger-kilometers.
![]() | Wikimedia Commons has media related to Vehicles. |
![]() | Look up vehicle or craft in Wiktionary, the free dictionary. |