Ученики на Учителя.com


Исследовательская работа "Использование электроэнергии в транспорте"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РС(Я)
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ РС(Я)
«РЕГИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ В Г.МИРНОМ»
ФИЛИАЛ «УДАЧНИНСКИЙ»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
по учебной дисциплине Физика
на тему
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич
2 курс, группа Р-19/9У Ремонтник горного оборудования
Преподаватель: Кыдрашева Чечек Михайловна
2
г. Удачный 2020 г
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
Содержание:
Введение………………………
1. Теоретическая часть
1.1.История создания движущего транспорта
1.2.Электромобилестроение в ХIХ – ХХI столетиях
1.3.Электромобилестроение в нашей стране
2. Исследовательская часть
2.1 Мои исследования и наблюдения
2.2 Выбор между автомобилем и электромобилем фирмы Ситроен
2.3 Анализ характеристик автомобиля и электромобиля фирмы
Volkswagen (Германия)
2.4 Анализ автомобиля Авто ВАЗ (Россия)
2.5 Приводим таблицу характеристик электромобилей
2.6 Достоинства и недостатки электромобиля
Заключение
Литература.
3
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
ВВЕДЕНИЕ
Трудно представить нашу жизнь без автомобиля. Невозможно и подумать, что вдруг
опустеют улицы и шоссе. А еще каких – то сто пятьдесят лет назад этот транспорт был
диковинкой. Большинство людей считали, что он совершенно не нужен, так как лучше и
надежнее всего — лошадь. Теперь же автомобиль — самый распространенный и
привычный для людей вид транспорта. Автомобили — наши друзья и помощники.
Сегодня на нашей планете ездит почти полмиллиарда легковых машин. И каждый день их
становится все больше.
4
Использование электроэнергии в транспорте- это и вправду довольно важная тема в наше
время, так как каждый день машины всё больше загрязняют окружающую среду, и надо
что-то с этим делать …
Но что же ?
На сегодняшний день Электромобили являются самым действующем способом по
спасению планеты от загрязнение .
Актуальность работы: автотранспортные средства являются источником
загрязнения окружающей среды. Один из автомобилей будущего – электромобиль –
работает на электричестве и не загрязняет воздух.
Цель научно-исследовательской работы:
Узнать, почему сегодня электромобили менее предпочтительны человеку, чем
автомобили.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить историю создания электромобиля;
2. Провести сравнительный анализ характеристик автомобилей и электромобилей;
3. Выяснить достоинства и недостатки электромобиля;
Гипотеза исследования: возможно, электромобиль в ближайшее время вытеснит
автомобиль из современной жизни человека.
Объект исследования: Автомобили и электромобили..
Предмет исследования: фотографии, газетные статьи, энциклопедические и
интернет- источники.
Методы исследования: поисковый, сопоставления и анализа.
5
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
I . История создания движущегося транспорта.
Начало.
Долгие годы 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.
6
Это продолжалось тысячелетия, пока человек не начал создавать машины, способные
много трудиться, выполнять тяжелую работу и оставаться послушным воле человека. Так
появились повозки, экипажи. ( рис.№1,2)
( рис.№1,2)
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 .
( рис.№3)
Русский механик- самоучка крестьянин Леонтий Шамшуренков создал «самобеглую
коляску», которая приводилась в движение силой двух человек. В 1784 -1791 годах над
«самобеглой самокаткой» работал русский изобретатель Кулибин.
(Клубнин Иван Петрович)
В его «самокате» были впервые применены такие элементы автомобиля, как коробка
передач, рулевой механизм, 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.
7
Следующим источником движения экипажей стала электроэнергия. Первый
электрический экипаж был построен в 1837 году англичанином Робертом Дэвидсоном.
Такой экипаж двигался со скоростью 3 км/ч за счет энергии от батарей, установленных на
машине. Пионером электромобилестроения принято считать также британца Роберта
Андерсона. Это были довольно неуклюжие агрегаты, которые передвигались с очень
небольшой скоростью. Их вполне мог обогнать пешеход, идущий неспешным шагом.
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. ( рис.№4)
( рис.№4)
В России первый двухместный электромобиль создал инженер – изобретатель Ипполит
Романов в 1899 году. Максимальная скорость достигала 37 км в час. ( рис.№5)
( рис.№5)
Конструкция электромобилей становилась всё более совершенной, а количество
выпускаемых машин непрерывно увеличивалось.
8
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
1.2. Электромобилестроение в ХIХ – ХХI столетиях.
Конец XIX века – начало XX века вполне можно назвать бумом электромобилестроения.
В этот период производство электромобилей было налажено как в Европе (в первую
очередь, в Англии), так и по другую сторону океана – в США. К началу XX века выпуск
электромобилей достиг в Соединённых Штатах 10 тысяч экземпляров, а производство
автомобилей было в несколько раз меньше.
( рис.№6)
Скорости росли очень быстрыми темпами и довольно скоро достигли высоких
результатов.
В 1899 году во французском городе Ашер, продемонстрировали электромобиль –
рекордсмен, его скорость была чуть более 100 км/ч. Он был создан бельгийцем Камилем
Женатци. Машина имела обтекаемый корпус из сплава алюминия и вольфрама и
напоминала торпеду, установленную на шасси. Кузов электромобиля был открытым. Он
оснащался двумя электродвигателями и имел массу около 1 тонны. ( рис.№7)
( рис.№7)
В это же время американский конструктор Эндрю Лоуренс Райкер основал собственную
компанию по производству электромобилей.
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
9
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.
( рис.№8)
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.
( рис.№9)
Эта модель была разработана в 1959 году. Её производством занималась National Union
Electric Company. Максимальная скорость до 64 км/ч. Запас около 64 км. В 1960 году
новая модель позволяла набирать максимальную скорость до 97 км/ч, а пробег без
подзарядки – до 97 км. В общей сложности за два года производства было выпущено
около 100 электромобилей. Несколько экземпляров сохранилось до наших дней.
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 Elcar Corporation стали лидерами в
электромобилестроении. Каждая из компаний произвела несколько тысяч оригинальных
машин собственной разработки.
10
(рис.№10)
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.
В 70-х годах прошлого столетия произошло ещё одно важное событие, связанное с
электромобилестроением и сохранением окружающей среды. Американский инженер
Виктор Воук (Victor Wouk) разработал первый в мире автомобиль с гибридным приводом.
Первым гибридом стал Buick Skylark.
(рис.№11)
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. В настоящее время в США
эксплуатируется 55852 электромобиля. 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.
Климат американского штата Калифорния заставляет использовать электромобили, т.к.
выхлопные газы автомобилей под воздействием солнечных лучей образуют особо
ядовитые вещества – смог.
Во многих странах электромобили используют в курортных зонах.
11
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
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.
(рис.№12)
.
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.
Общая масса электромобиля составляет 1144 кг.
(рис№13)
Максимальная скорость – 64,5 км/ч, грузоподъёмность – 400 кг.
В 1979 году появилась идея создать открытый четырёхместный электромобиль для
обслуживания курортов, выставок, парковых зон ВАЗ-1801 "Пони".
12
(рис №14)
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.
В 1986 году электромобили ВАЗ-2801 "Завтраки" и бортовой грузовик с тентом ВАЗ-2702
принимали участие во всесоюзной выставке "Научно-технический прогресс"...
(рис №15)
В наши дни на АвтоВАЗе создана экспериментальная модель на базе Калины Эллада –
Калина.
13
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
Мои исследования и наблюдения.
Анализ характеристик автомобиля и электромобиля фирмы CITROEN (Франция).
Я решили провести анализ характеристик автомобилей с ДВС и электромобилей. Возьмём
обычный легковой автомобиль и электромобиль нескольких известных фирм.
Проанализируем движущийся транспорт с точки зрения покупателя – представителя
среднего класса.
Мы подбираем транспорт для семьи из 4-5 человек, которая пользуется им каждый день: в
будние дни – поездки на работу и в школу, в выходные дни – поездки в областной центр
или на природу.
Итак, выбор между автомобилем и электромобилем фирмы Ситроен.
Характеристики:
Автомобиль
Электромобиль
CITROEN D S 4
CITROEN AХ
5 чел
Вместимость
2 чел
1000 кг
Вес
1000 кг
150 л/с
Мощность двигателя
30 л/с
500км
Запас хода
105 км
220 км/ч
Максимальная скорость
80 км/ч
10 л/ на 100 км
Экономическая
14 кВ/час на 100 км
.
На электромобиле малая вместимость – 2 человека, т.е. перевезти сразу всю семью из
пункта А в пункт В – не получится, несмотря на то, что вес электромобиля составляет
1000 кг, объёмные батареи занимают слишком много места. Думаем, что поездка по
городу со скоростью 80 км/ч будет комфортной, однако поездка в областной центр займёт
больше времени, чем на автомобиле. Да и сразу при въезде в город придётся искать
энергозаправку. Очень хочется, чтобы розетка для подзарядки была там найдена. (Не
всегда можно использовать одну и ту же электрозарядку для разных моделей
электромобилей). В среднем, для подзарядки нам придётся ждать 4 часа – это очень долго.
Поэтому придётся либо ждать, либо путешествовать на общественном транспорте.
Поэтому, несмотря на экономическую выгоду электромобиля, выберем (с точки зрения
практичности) автомобиль.
14
Анализ характеристик автомобиля и электромобиля фирмы
Volkswagen (Германия)
Характеристики
Автомобиль
Автомобиль
Электромобиль
Volkswagen Jetta
Volkswagen
5 чел
Вместимость
4 чел
990 кг
Вес
1500 кг
150 л/с
Мощность двигателя
50 л/с
600 км
Запас хода
100 км
200 км/ч
Максимальная скорость
200 км/ч
10 л/100км
Расход топлива
Опции
кондиционер
кондиционер не предусмотрен
Попробуем съездить с семьёй на природу. Все члены семьи поместятся в электромобиль.
Однако вся полезная площадь электромобиля будет занята аккумуляторными батареями,
кондиционер и холодильник не предусмотрены, они также потребляют электроэнергию,
её и так не хватает. Палатку, комплект походной мебели, лодку и велосипед для ребёнка
пришлось тоже оставить.
Мы сможем заехать в природную зону на 20-30 км, чтобы вернуться домой без
подзарядки. Несмотря на то, что электромобиль имеет экономическую выгоду, прост в
управлении, всё же практичность и комфорт у автомобиля. К тому же, с каждым годом
ужесточаются требования к экологической безопасности автомобилей (Euro 4), поэтому
многоступенчатая очистка выхлопных газов позволяет меньше загрязнять окружающую
среду.
15
Анализ автомобиля Авто ВАЗ (Россия)
Характеристики
Автомобиль
Электромобиль
«Лада Калина – 117»
«Эллада – Калина»
5 чел.
Вместимость
5 чел.
860 кг
Снаряжённая масса
1200 кг
75 л/с
Мощность двигателя
35 л/с
500км
Запас хода
140 км
180км/ч
Максимальная скорость
140 км/ч
52 р. – 53 р. на 100 км
Расход топлива
Интересную информацию мы нашли о Волжском автомобильном заводе (ВАЗ).
Оказывается, на базе «Лада Калина» был создан электромобиль Эллада – Калина. Мы
проанализируем возможности этих транспортных средств .
Предположим, что наша семья отправится на тестируемом транспорте в отпуск на море. В
нашей стране система сервиса электромобилей не развита, поэтому трудности будут и при
заправке и при ремонте (несмотря на то, что электромобиль прост в управлении, а значит,
и в устройстве) . Думаем, что не каждый автомеханик возьмётся за ремонт электромобиля.
Предположим, что по пути следования, мы сумеем находить энергозаправку, всё же нам
придётся тратить на подзарядку очень много времени. Приблизительно, на каждый час
езды – 4 часа – на подзарядку. Следовательно, время в пути будет в несколько раз дольше,
чем на автомобиле.
Учитывая, что это летний период, очень хочется ехать с кондиционером в машине, если
его и установят на электромобиле, он также будет тратить очень необходимую
электроэнергию.
Экономическая выгода электромобиля не сумеет оспорить практичность и удобство
автомобиля. Мы опять выберем автомобиль.
16
Приводим таблицу характеристик электромобилей.
Характеристики
Электромобили
Вместимость
Вес
Мощность
двигателя
Запас
хода
Максимальная
скорость
CITROEN
2 чел
1000
кг
30 л/с
105 км
80 км/ч
Volkswagen
4 чел
1500
кг
50 л/с
100 км
100 км/ч
Эллада
4 чел
1200
кг
35 л/с
140 км
140 км/ч
Опции
Не предусмотрены, т.к. потребляют электроэнергию
Сравнивая концепции различных фирм по созданию электромобиля мы приходим к
выводу, что наиболее продвинутый в этом направлении оказался АвтоВАЗ.
Электромобиль снабжён литий-ионными аккумуляторами. Запас хода составляет 140 км.
У CITROEN он составляет 105 км, а у Volkswagen 100 км. У отечественного
производителя скорость электромобиля также выше : 140 км/час. При сравнительно
нормальных характеристиках и зарядкой 4 часа – для городского цикла езды такой
электромобиль приемлем. Учитывая, что этот электромобиль прост в управлении,
экономически и экологически выгоден – он приемлем в городских условиях для
небольших поездок. Осталось дождаться развития системы сервиса электромобилей .
17
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
Достоинства и недостатки электромобиля.
Достоинства электромобиля
Почти не даёт выброса вредных веществ
Ядовитых веществ, попадающих в атмосферу при зарядке и разрядке аккумуляторных
батарей, намного меньше
Управлять электромобилем проще, нет коробки передач
У электромобиля меньше регулировок, не потребляет много масла.
Практически бесшумен при движении
Существует экономическая выгода (приблизительно в 4 раза по источнику питания).
Недостатки
Много тяжёлых, громоздких аккумуляторов, которые трудно разместить.
Малая энергоёмкость батарей
Практически всю площадь занимают аккумуляторы.
В аварийных ситуациях не исключено замыкание силовой проводки электромобиля, что
неизбежно приведёт к возгоранию электромобиля (даже взрыва аккумуляторов).
Неудобен при дальних поездках: 1 час езды должен чередоваться с 4 часами подзарядки.
Всех этих недостатков лишён автомобиль с ДВС., т.е. в смысле удобства передвижения,
особенно на дальние расстоянии, ему пока нет альтернатив
18
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
Заключение
В наши дни электромобили не распространены. Однако, этот вид транспорта имеет
большое количество приверженцев по всему миру. Энтузиасты электромобиля с
уверенностью смотрят в будущее. Они уверены, что звёздный час этого средства
передвижения ещё впереди.
Проанализировав достоинства и недостатки электромобиля, мы пришли к выводу, что по
сравнению с обычным автомобилем, работающем на бензине, электромобиль обладает
рядом несомненных преимуществ. Он практически бесшумен, лёгок в управлении,
надёжен и долговечен. Эксплуатация электромобиля обходится гораздо дешевле, чем
традиционной автомашины. Главное же его достоинство – экологическая безопасность.
Это особенно важно в городских условиях, где из-за выхлопных газов в часы пик
буквально нечем дышать. Пока не будут созданы лёгкие, энергоёмкие, долговечные,
сравнительно недорогие аккумуляторные батареи, говорить об электромобиле , как
конкуренте автомобилю с ДВС, преждевременно. Наша гипотеза не подтвердилась.Мы
считаем, что поставленные в нашей работе задачи решены, цель работы достигнута.
19
«(Использование электроэнергии в транспорте)»
Автор: Капошко Иван Юрьевич. 2 курс, Ремонтник горного оборудования
ГАПОУ РС (Я) МРТК, филиал «Удачнинский»
Интернет-источники: www.wikipedia.ru,
http://electroauto.ru
http://www.samodelkin.komi.ru
http://el-mobile.ru
http://www.zr.ru (За рулём. РФ)
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: