Чуть более четверти века назад мир восхитился созданием поезда, который парит в воздухе и может развивать скорость до 500 км/ч. Эффект зависания стал возможен благодаря теории электромагнитных полей. Создание таких транспортных средств связано с большими затратами не только на их непосредственное производство, но и на оформление дорог в виде магнитной полосы. Это сделало изобретение неэкономичным и непригодным для универсального класса транспорта.
Однако ключевые положения принципа электромагнитного поля нашли применение в автомобильной промышленности. «Подвесной» транспорт был научно обоснован и доказал свою правоту для внедрения. Магнитная подвеска автомобиля стала настоящим прорывом и переходом на новый уровень комфортного и безопасного вождения.
Электромагнитная подвеска — что за зверь, и с чем его едят
Главное отличие этой подвески от своих сестер — отсутствие вспомогательных компонентов: торсионов, пружин, амортизаторов, стабилизаторов. Это индивидуальная распорка для каждого колеса, управляемая электронным блоком и позволяющая в режиме онлайн контролировать состояние колес и кузова. Некоторые модели имеют стандартный набор пружин и амортизаторов на случай отказа автоматической системы. В случае отключения электроэнергии система автоматически переключается в механический режим с помощью электромагнитов.
Вместо обычных деталей на магнитную подвеску устанавливаются электромагнитные клапаны или магнитно-реологическая жидкость. Его основными компонентами являются:
- гибкие детали, способные передавать усилия, возникающие в вертикальной плоскости;
- компоненты, которые отвечают за смещение колесной базы, взаимодействие колес и проведение поперечных и продольных сил;
- компоненты, предназначенные для гашения колебаний (амортизаторы).
В своей работе он отвечает за те же опции, что и его варианты:
- обеспечивает гармоничное соединение между колесами и кузовом;
- передает движущие моменты и силы;
- обеспечивает комфортное вращение колес относительно тела;
- обеспечивает плавность хода.
Чем проще подвеска, тем больше функций берет на себя каждый компонент. В современных конструкциях система распределения является достаточно сложной и индивидуальной. Это обеспечивает более эффективное распределение безопасности, устойчивости, гибкости хода и управляемости.
Принцип работы электромагнитного подвеса основан на взаимодействии магнитного и электрического полей. В то время как механические конструкции реализуются через пружины и другие компоненты, гидравлика — через рабочую жидкость, электромагниты играют важную роль. Они управляются электронным узлом (через бортовой компьютер). Он собирает все данные со всего тела и затем посылает необходимые команды в систему. Программное обеспечение анализирует не только состояние колес по отношению к кузову и дороге, но и характер дороги и уровень воздействия на автомобиль. Этот вид работ намного легче, чем его механические и гидравлические варианты.
Этот процесс осуществляется в дуэте с электродвигателем, заменяющим обычный амортизатор. Вопреки ожиданиям, потребление электроэнергии невелико благодаря выработке тока при обратном движении электромагнитов. Это делает подвеску экономичной.
Преимущества и недостатки
- Скорость реакции быстрее, чем даже у самой накачанной гидравлики.
- Достигается максимально плавный ход, позволяющий «не замечать» даже самые большие неровности на дороге и буквально перелетать их.
- Это повышает безопасность движения на всех скоростях, в любую погоду и на любых дорогах.
Пожалуй, единственным недостатком является стоимость этой разработки. Цена удовольствия будет в пределах 200 000 рублей.
Виды магнитных подвесок
В настоящее время производство и разработки ведутся в трех ведущих направлениях:
- Боуз;
- Delphi;
- SKF.
Bose
Корпорация Bose, под непосредственным руководством совладельца Амара Бозе, который является профессором Американского университета, запатентовала производство электромагнитных подвесов в 1980 году. Путем расчетов и многочисленных испытаний Амару удалось добиться оптимальных параметров для этого устройства.
Продукция компании считается лучшей в своей области: она практически исключает любую вибрацию, которая может возникнуть при взаимодействии с дорогой. Принцип действия основан на использовании пружинных и демпфирующих элементов. Эта идея существовала и раньше, но только компания Bose смогла эффективно реализовать ее на практике.
Сама конструкция представляет собой планку с прикрепленными к ней магнитами. Поступательные и возвратно-поступательные движения по статору, которые способны совершать эти элементы, не только нейтрализуют воздействие неровностей дорожного покрытия на кузов, но и позволяют по-новому взглянуть на управление автомобилем. С помощью бортового компьютера можно предварительно задать определенную схему маневрирования и привязать к ней рулевое колесо.
Еще одно ноу-хау этого продукта — выработка энергии. По сути, подвеска также является электрическим генератором, преобразующим вибрации в полезную энергию. Энергия накапливается в аккумуляторах для последующего использования.
Отсутствие компетентного программного обеспечения является основным фактором, препятствующим широкому распространению Bose.
Delphi
Решение от производителя Delphi — однотрубный амортизатор. Он на 1/3 заполнен смесью с магнитными частицами и электромагнитом в виде головки поршня. Чтобы магнитная смесь не вытекала, весь демпфер покрыт специальным покрытием. Управление по-прежнему находится в руках электронного блока.
Работа этой подвески достигается путем приложения магнитного поля к амортизатору. В процессе образуется упорядоченная цепочка магнитных частиц. Это увеличивает вязкость самой жидкости, что заставляет амортизатор переходить в следующий режим работы.
Основными преимуществами этого типа являются время отклика в одну миллисекунду и низкое энергопотребление — 20 Вт, а также переключение на гидравлическую систему в случае отказа.
SKF
Разработанный швейцарской компанией SKF, он представляет собой капсулу, состоящую из 2 электромагнитов. Когда автомобиль движется, компьютер собирает информацию от всех колес через установленные датчики и посылает сигналы для изменения потока демпфирующего элемента. Кроме того, подвеска имеет гибкие части — пружины, которые гарантируют устойчивость и мобильность даже в случае выхода из строя центра управления.
Благодаря тому, что подвеска питается от аккумулятора, даже в автономном режиме автомобиль не наклоняется во время длительной стоянки. Наличие гибких элементов сводит к минимуму ущерб в случае отказа системы.
Перспективы производства
К сожалению, помимо несомненных достоинств, магнитная подвеска имеет и основные подводные камни. Наиболее проблематичным для внедрения его в широкое производство является его стоимость и цена установки на автомобиль. Даже ведущие автомобильные компании не могут оснастить свои модели без радикального изменения цены.
Кроме того, для внедрения системы потребуется специальное программное обеспечение, отдельное оборудование и специалисты по обслуживанию. Есть сервисы, которые могут решать подобные ремонты, но их не более двух десятков в мире.
Еще один важный вопрос — вес конструкции. Подвеска Bose весит в полтора раза больше, чем аналогичная McPherson. В настоящее время производители стараются снизить вес автомобиля, поэтому этот аспект требует компромиссного решения.
В настоящее время разрабатывается и ищется решение по ключевым моментам. Инженеры тестируют прототипы, используя различные материалы для компонентов. Так, 99-й седан Lexus ls был переоборудован для тестирования новой версии электромагнитной подвески Bose. В настоящее время ведется активная работа по совершенствованию программного кода и обеспечению его доступности.
Очевидные преимущества внедрения этой системы очевидны, поэтому автолюбители могут рассчитывать на радужные перспективы в ближайшем будущем. Помимо безопасности и комфорта, значительно снижается риск случайного повреждения автомобиля, а значит, ремонт автомобиля будет менее значительным для кармана. Это будет вполне приемлемо с точки зрения затрат и полностью оправдает себя в будущем.
