Эволюция транспортных средств и коммуникаций
Если спросить, какое изобретение человека самое древнее, все, наверное, назовут колесо А ведь древнее колеса – сани! Привязал два передних конца жердей к собаке, лошади или быку, а задние пусть волочатся по земле вот и готовы сани-волокуши.
Каких только разновидностей саней не создано за историю человечества! Тобогган – сани без полозьев. Нарты – сани с полозьями. Были даже жилища на нартах – "нартяной чум". Легкий каркас устанавливался на полозьях, а сверху обтягивался шкурами и парусиной. В таком жилище делали окна, а внутри устанавливали печку. Издавна сани – любимейшее средство развлечения и детей, и взрослых. В XVIII веке пользовались популярностью сани с парусом – на них совершали прогулки по ледяным озерам. Сани "богдыхана Поднебесной империи", как именовал себя китайский император, были закрытыми, а тащили их восемь слуг, обутых в башмаки с длинными гвоздями на подошвах.
В начале ХХ века начались попытки создания саней с механическим двигателем. Первую конструкцию таких саней придумал русский инженер А.С.Кузин в 1908 году. Его модель, снабженная авиационным двигателем, который вращал винт, установленный в трубе, развивал скорость до 70 км в час. С этого времени появилось множество всевозможных конструкций аэросаней, над которыми работали известные ученые и конструкторы. В 60-е годы создатель знаменитых пассажирских самолетов ТУ А.Н.Туполев придумал сани-амфибию на 6 человек. В таких санях можно ездить по льду рек: если он проломится, сани будут плавать.
У любых саней две основные части: полозья и сиденье, жестко скрепленные между собой. Кажется, трудно изобрести что-то новое. Но вот появилась идея сделать это соединение не жестким, а упругим. Дуговая перемычка соединяет полозья с сидением – она выполнена из листовой стали. Сталь упругая, и соединение работает как рессора. Стоит привстать – санки подпрыгнут, кататься на них не только весело, но и удобно. Еще изобретены сани с рулевым управлением – их поворотом можно управлять, выдвигая вперед то левый, то правый полоз. Не так давно в Германии придумали санки "юмбо" – это надувная подушка из прочного, но очень легкого синтетического материала. Санки устойчивы и скользят по любому снегу. Эти "пневмосанки" смягчают удары во время быстрой езды и столкновений с каким-либо предметом, а еще не дают маленьким ездокам замерзнуть. В сложенном виде сани вместе с насосом легко помещаются в небольшой сумке. Есть санки на лыжах (снегокат "Чук и Гек") – с сиденьем, тормозом, рулем и тремя полозьями. Есть санки на роликах – когда нет снега, переднюю часть санок приподнимают на веревке, и они катятся на колесиках.
В окружающем мире человек в основном видит движение линейное. Поэтому идея колеса, соединяющего вращение обода с поступательным движением оси, была далеко не очевидной и требовала немалой изобретательности.
Испокон веков люди перетаскивали грузы. Гладкий предмет волочить легче - это выяснилось быстро. Так родились салазки. Кто-то догадался подложить под них бревна-катки: так быстрее. Если бревно обжечь, чтобы оно было в середине уже, чем по краям, тогда груз не соскользнет. Следующий шаг - профилирование: широкий край бревна становится все тоньше, пока не отделяется от середины. Вот оно - первое колесо! Наконец неведомый гений изобрел ступицу, в нее вставляется ставшая неподвижной ось. Осталось закрепить платформу - и повозка готова.
Изображения салазок с колесиками (3000 г. до н. э.) найдены в Междуречье в шумерском городе Урук. К 2700 году до н. э. там же появляются рисунки повозок. В это же время шумеры начинают хоронить своих царей вместе с колесницами. Эти погребения найдены в Кише, Уре, в эламском городе Сузы.
Хотя лошадь приручили на тысячу лет позже, и повозку еще долго таскали онагры - азиатские ослы.
Уже в середине III тысячелетия до н. э. деревянное колесо оборачивали в кожу, а к 2000 г. до н. э. стали забивать в обод медные гвозди острием наружу - для лучшего сцепления с землей. Колеса еще сплошные, но уже не вырезанные из цельного ствола, а составные, сколоченные из трех частей. Такую древесину найти легче. Примерно тогда же люди приручают лошадь, и повозки разделяются на быстрые конные двуколки - боевые колесницы и экипажи правителя - и двухосные телеги с впряженным волом - для хозяйства.
Повозка едет на восток через степи Азии от одних племен к другим (слово «телега» - монгольского происхождения). Это фиксируют наскальные рисунки южной Сибири. Кочевники-скотоводы делают большие крытые повозки - дома на колесах. К середине II тысячелетия до н. э. колесо докатилось до Китая эпохи царства Инь.
Слова «коло» и «рото» - колесо - были в индоевропейском, общем предке германских, славянских, романских, иранских языков... Значит, они возникли на прародине индоариев - в восточной Турции и северном Ираке в III тысячелетии до н. э. Именно оттуда начинается расселение племен, включая великую миграцию индоариев в Европу. Их победоносное шествие было в немалой степени обеспечено военным успехом колесниц. По ходу миграции совершенствуется и само колесо. У того, что к 2000 году до н. э. доехало до нынешней Голландии, уже имелись спицы и обод.
Дальнейшее развитие колеса в Европе связано почти исключительно с кельтскими племенами. Около 1500 года до н. э. они научились «обувать» обод металлом, а через пару веков, ко времени Троянской войны, колесница становится почти целиком металлической. На таких сражаются гомеровские герои. Такими восхищается библейский пророк Наум: «По улицам несутся колесницы, гремят на площадях; блеск от них, как от огня; сверкают, как молния». Усовершенствование повозки продолжается. Две оглобли вместо одной видны на рельефе ассирийского царя Ашшурнасирпала II (850 г. до н. э.). А на другом краю земли, в датском Дьерберге наскальный рисунок (1 век до н. э.) изображает повозку с подвижной передней осью: до нее телеги были крайне неповоротливы. В Риме они такими и остались. Кстати, воевавшие с варварами-кельтами римляне строили лучшие в мире дороги, но почти не занимались транспортными средствами, за исключением того, что научились около 100 года до н. э. запрягать коней цугом. Однако в быту по-прежнему использовались тяжелые колеса без спиц, и Вергилий называет телеги «скрипучими» и «стонущими», хотя ступицы смазывали жиром или дегтем. Эти повозки разбивали дорогу, и в 50 году до н. э. был принят первый закон, ограничивший нагрузку на одно колесо до 250 кг. Зато у римлян колесо заработало в водяной мельнице и в лебедке.
За три тысячи лет своего вращения колесо перевернуло жизнь почти всего Старого Света. А вот до Африки южнее Сахары, до Юго-Восточной Азии и, по понятным причинам, до Австралии так и не докатилось. Приплыв в Америку, испанцы были поражены тем, что инки не знали колеса. В Новом Свете не было крупного скота, за исключением лам, и инки надрывались на волоке. А ацтеки использовали колеса лишь в игрушках.
Несмотря на многочисленные нововведения, сущность колеса за прошедшие тысячелетия не изменилась — до сих пор это был просто вращающийся диск.
Однако уже в ближайшее время колесо могут ждать весьма существенные перемены: компания Siemens VDO представила свою концептуальную разработку eCorner, которая объединяет в колесе двигатель, подвеску, тормоза и рулевое управление автомобиля. Разработчики уверенны, что в будущем автопроизводителям будет достаточно создать кузов и установить на него колеса - машина готова.
Разрез колеса eCorner: 1 - обод, 2 - встроенный
электромотор, 3 - тормозной механизм EWB, 4 - активная подвеска, 5 -
электропривод рулевого управления
.
Электродвигатель в eCorner располагается непосредственно на ободе колеса и может работать не только при разгоне, но и при торможении, регенерируя электроэнергию и заряжая батареи. При этом специалисты компании уверяют, что коэффициент полезного действия (КПД) у подобного электродвигателя может достигать 96 процентов. Для сравнения КПД самых совершенных бензиновых и дизельных двигателей не превышает 50 процентов, а перспективные гибридные силовые установки будущего смогут достигнуть только 85 процентов КПД.
В случае, когда тормозного момента двигателя недостаточно, остановить машину помогут дисковые тормоза с электронным управлением EWB. Колодки здесь прижимаются к диску не гидравлическими цилиндрами, как на обычных машинах, а двумя электромоторами. Такая конструкция позволяет управлять торможением каждого колеса автономно и избавляет автомобиль от громоздкой и ненадежной единой тормозной системы.