Концепция велоэлектромобиля или взгляд в будущее.

По правде, концепция и проекты велоэлектромобилей развивались параллельно, обрастая новыми идеями и подробностями. В настоящее время концепция велоэлектромобиля излагается в самой современной редакции, а проектирование велоэлектромобилей приостановлено. Основной причиной является сложность доведения этого процесса до готового изделия на задуманном уровне. Летом 2008 года мною была предпринята попытка заинтересовать велоэлектромобилями Тойоту. По моему мнению, это лучшая автомобильная компания. Кроме того, я очень уважаю их за то, что они создали и успешно применяют TPS (Toyota Production System - производственная система Тойоты). С возможностями и опытом Тойоты я бы смог довести велоэлектромобили до ума, однако я получил от них формальный ответ, мол, мы рассматриваем только предложения защищенные патентом, поскольку у вас нет патента – мы не будем рассматривать ваше предложение по развитию велоэлектромобилей. Говорить о патенте глупо, поскольку целое изделие может быть защищено только, как полезная модель или промышленный образец, что предполагает наличие готового изделия. Если же я создам велоэлектромобиль на том уровне, что будет иметь смысл получение патента на промышленный образец, неясна тогда роль Тойоты. Что ж очень жаль, на мой взгляд, первая компания, которая начнет производить велоэлектромобили, произведет революцию на рынке наземного транспорта так же, как в свое время это сделали велосипеды, а затем автомобили. Попробую доказать это свое утверждение.

Мною был проведен анализ различных видов наземного колесного транспорта, выделены их достоинства и недостатки. Оказалось, что классический веломобиль уступает велосипеду примерно в той же мере, что и электромобиль - автомобилю. Веломобиль с кузовом стоит значительно дороже велосипеда, усилия, затрачиваемые при подъеме в гору, существенно выше из-за его большей массы, пространство, занимаемое при хранении, требует гаража или стоянки. При этом средняя скорость такого веломобиля немногим больше средней скорости велосипеда. Безопасность и комфорт также немногим лучше, чем у велосипеда. В результате веломобили с кузовом не пользуются большой популярностью. Электромобили не пользуются большим спросом из-за своей высокой цены, к тому же они существенно проигрывают автомобилям с ДВС в дальности и удобстве. Кроме того, экологическая чистота электромобилей, также достаточно спорна. Если в случае электромобилей был найден компромисс – гибридный автомобиль, то в случае веломобиля, на мой взгляд, таким компромиссом может стать велоэлектромобиль – сбалансированное сочетание веломобиля и электромобиля.

Все большие компании стараются заглянуть в будущее. У всех больших компаний есть видение того, как будет выглядеть транспорт завтра. Например, та же Тойота считает, что транспорт завтрашнего дня будет выглядеть, как четырехколесные кресла со странными органами управления. Эти кресла будут умным индивидуальным транспортом, они будут занимать мало места при парковке и будут иметь переменную маневренность из-за переменной базы, сами будут отслеживать возможность аварии и притормаживать, чтобы ее не произошло, смогут сцепляться в маленькие автопоезда. Тойота уверена, что все это будет завтра. Я могу со своей стороны лишь выразить некоторый скепсис по поводу этой их затеи. Представьте такой автомобильчик у нас, это не может не вызвать улыбки, почти также как в истории с японской пилой, русскими мужиками и рельсом. Однако глупо считать, что там у них цивилизация настолько развита, что такой транспорт скоро станет реальностью. Мне кажется, есть объективные ограничения, такие как погода, инфраструктура, другие участники движения. Да, такое может быть, в каком ни будь жарком городе, в его центре, куда можно не пускать другой транспорт, но более широкое использование такого транспорта весьма сомнительно. Думаю это скорее смелая фантазия про послезавтра, чем реальный проект. Хочется, чтобы велоэлектромобиль был немного более приземленным и более соответствовал современным реалиям.

Давайте сформируем ряд требований, которыми должен обладать велоэлектромобиль, чтобы он стал по настоящему хорошим видом транспорта, который люди стали бы приобретать как альтернативу автомобилю, скутеру и велосипеду. А затем, чтобы те же люди были довольны своим выбором. Итак, давайте возьмем самое лучшее, что может дать нам современный транспорт, и постараемся совместить это в одном аппарате - велоэлектромобиле. От автомобиля мы возьмем комфорт и безопасность, а от велосипеда колеса и физические нагрузки, позволяющие эффективно бороться с гиподинамией. От веломобиля возьмем легкий и аэродинамичный кузов, а значит и низкий расход энергии. От электромобиля возьмем моторколеса и систему управления, позволяющую выбирать необходимую нагрузку на ноги, возможность рекуперации при торможении, умные бортовые системы, облегчающие навигацию и тренировку, занимающиеся оптимизацией маршрута. Все эти заимствования, а также повседневный характер эксплуатации такого аппарата, накладывают определенные ограничения на конечный вид велоэлектромобиля.

Попробую выразить их: велоэлектромобиль должен быть одно- или двухместным. Его габариты должны быть максимально скромными, но в тоже время они должны обеспечивать приемлемую аэродинамику и удобство. Такие параметры как клиренс, свесы, колея, и база должны соответствовать условиям повседневной эксплуатации на дорогах общего пользования. В нашем случае, это клиренс не менее 120 мм, короткие свесы и возможно большая база. Колея должна обеспечивать достаточную устойчивость на дороге. Количество основных колес должно быть не менее трех, поскольку любая двухколесная схема неустойчива, а значит небезопасна. В тоже время четыре колеса ухудшают аэродинамику и создают сложности в передаче крутящего момента от ног водителя на колесо. Думаю, что обратный трайк с задним ведущим колесом оптимальный выбор для велоэлектромобиля. Для минимизации потерь энергии следует оптимизировать потери на аэродинамическое сопротивление. Коэффициент лобового сопротивления велоэлектромобиля должен быть порядка 0,15, по крайней мере, не более 0,2 при минимально возможном миделе. Далее следует минимизировать потери на трение качения. Этого можно достигнуть, максимально облегчая аппарат и уменьшая трение колес. Облегчение велоэлектромобиля требует создания специальной методики, позволяющей оценить действующие и расчетные нагрузки. Эта методика позволит производить расчет на прочность, а в будущем станет основой для норм прочности велоэлектромобилей. С точки зрения восприятия нагрузок от повседневной эксплуатации подвеска и рама велоэлектромобиля должны быть рассчитаны на три основных расчетных случая: восприятие боковой силы при прохождении поворота, восприятие сил инерции при резком разгоне/торможении, переезд одиночных препятствий. При этом на все эти расчеты необходимо наложить ограничения по развитию усталостных повреждений, т.е. необходимо обеспечить некоторый ресурс. Далее целесообразно, на мой взгляд, ввести в прочностные расчеты – расчеты безопасности, предварительно определив расчетные случаи и их условия. Трение колес необходимо уменьшать в двух местах. В подшипниках ступицы и в месте контакта колеса и дороги. В первом случае уменьшение трения достигается увеличением диаметра колеса, применением лучших подшипников и смазки, во втором совершенствованием резины и оптимизацией давления в колесе. Чем больше давление – тем меньше потери. Однако при этом необходимо определить уровень комфорта и безопсности, ниже которого система колесо – подвеска не будет опускаться. Коэффициент трения качения должен быть порядка 0,05. Следует обратить особое внимание на процесс передачи усилия от ноги на колесо. Не секрет, что классический велопривод малоэффективен. Яркое свидетельство тому японская разработка – SDV. При этом это еще не предел, возможно кто ни будь сможет создать еще более эффективную систему. Реально, при использовании контактных педалей можно поднять эффективность в 2 раза!, по сравнению с обычными педалями на обычном приводе (круглая звезда, два шатуна). При этом замечательно, что обычный человек на обычном приводе без контактных педалей может выдавать мощность порядка 150 Вт в течение нескольких часов. Умножьте эту цифру на 2, согласитесь 300 ватт звучат заманчиво. Естественно не стоит забывать об эффективном вспомогательном электроприводе. Естественно он будет выравнивать нагрузку при подъеме в гору, и будет работать в режиме рекуперации. Конечно, он сможет полностью заменить водителя, если тот вдруг устанет крутить педали. В дополнение ко всему этому стоит еще раз позаботится о безопасности и комфорте. Так целесообразно, на мой взгляд, использование подушек безопасности и ABS. В свою очередь комфорт велоэлектромобиля можно повысить, используя всевозможные электронные чудеса, такие как GPS навигацию, бортовой компьютер и пр.

В итоге мы получим аппарат, который сможет двигаться со средней скоростью более 40 км/ч (при использовании нового привода более 50-60 км/ч, в зависимости от количества мест). При этом водитель велоэлектромобиля получит почти автомобильный комфорт и безопасность, а экологическая чистота такого аппарата, будет вне конкуренции. Если к тому же удастся добиться сравнительно низкой цены, думаю, это будет настоящий прорыв в наземном транспорте.