Вопрос
Academiphile
Вчера 23:22
Механизм немедленного торможения?
Не уверен, что это подходящее место для такого вопроса, но почему в автомобилях нет какого-нибудь механизма экстренного торможения? Даже такого, который вгрызается в землю, чтобы остановить машину быстрее, чем если бы вы просто нажали на тормоза.
Если бы мы беспокоились о злоупотреблении, то можно было бы использовать его один раз перед дорогостоящей заменой, то есть только в экстренных случаях.
Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/27424/immediate-braking-mechanism
1
Давайте проигнорируем вышеупомянутые недостатки системы экстренной остановки и попробуем разработать такую систему. (Реалистичный ответ см. в варианте 4)
Установленный Спереди
Голливудские трюки с переворотом/флипом обычно выполняются без рампы (хотя складная рампа, которая позволяет преодолеть препятствие, — неплохая идея...), с помощью пневматического цилиндра большого диаметра, который на высокой скорости выталкивает тяжёлый стальной поршень (Ø 3–4 дюйма) прямо в землю, что позволяет автомобилю взлететь.
Переворачивание автомобиля на крышу с целью остановки, при условии, что он «одноразовый» и «дорогой в ремонте», скорее всего, не обеспечит достаточного трения, чтобы остановить автомобиль быстрее, чем это сделали бы шины, не говоря уже о времени, затрачиваемом на подъём, и проблемах с надёжностью при взлёте/посадке (см. aviation.SE).
По этой причине мы хотели бы установить такое устройство, чтобы оно выстреливало вперёд под небольшим углом. При слишком крутом угле стержень может пробить дорожное покрытие, что приведёт к эффекту, который специалисты по слесарному делу называют «подпрыгиванием на столбе».
Увеличение площади поверхности поршня для распределения силы по всей дороге может решить эту проблему. Также было бы неплохо сделать конец поршня деформируемым, чтобы постепенно замедлять движение автомобиля до того, как поршень по-настоящему увязнет в дороге. Для этой системы также потребуется высокопрочный, но деформируемый каркас, чтобы не повредить шасси автомобиля, когда он буквально останавливается на месте (за 100 долларов США).
Двигатель авиационного типа, установленный в передней части транспортного средства, мог бы эффективно увеличивать сопротивление воздуха, создавая обратную тягу. Единственным способом создания обратной тяги, который мог бы обеспечить достаточно быструю реакцию для экстренной остановки, был бы ракетный двигатель. Такие двигатели были бы легче, чем вариант 1, и для их надёжной установки потребовалось бы меньше модификаций кузова. К тому же это выглядело бы так, будто у вас в решётке радиатора спрятано что-то в духе Джеймса Бонда. Круто.
К недостаткам этой системы можно отнести риск того, что пламя поджарит какое-нибудь препятствие, которое вы не хотели бы задеть. Эту систему лучше всего использовать в фудтраках, так как она позволит им превращать сбитых на дороге животных в местное придорожное барбекю!
Установленный Сверху
Если вам когда-либо приходилось вручную стричь газон или сгребать мокрые листья, вы точно знаете, как сложно водить зубчатым гребнем по неровной поверхности. Именно на этом основана концепция The Claw™.
The Claw™ — это подпружиненный шарнирный рычаг, прикреплённый болтами к (усиленной) крыше вашего автомобиля. В случае экстренной остановки The Claw™ выдвигается в сторону задней части автомобиля (что позволяет избежать проблем с «перепрыгиванием» столбов, с которыми сталкивались на этапах разработки прототипа) с достаточной силой, чтобы пробить асфальт. После этого кончики зубьев ещё глубже впиваются в асфальт под действием пружины и останавливают ваш автомобиль.
Несмотря на то, что этот участок дороги не пользуется особой популярностью у дорожных рабочих, чиновников, отвечающих за государственный бюджет, и у любого бедняги, которому доведётся проехать по нему в ближайшие 10–12 недель (спасибо государственной инертности!), вы можете быть уверены, что ваша семья сможет благополучно вернуться домой и вместе восстановиться после серьёзной травмы шеи.
Установленный Сзади
В относительно современных «гиперкарах» используются задние спойлеры с гидравлическим приводом. Возьмём, к примеру, Bugatti Veyron 16.4. В случае резкого торможения спойлер Bugatti поворачивается на угол до 55° (источник в Википедии). Благодаря аэродинамической нагрузке это действие создает прижимную силу, которая обеспечивает лучшее сцепление задних шин с поверхностью, а также создает мощное аэродинамическое сопротивление, так что на скорости более 193 км/ч один только спойлер обеспечивает такое же тормозное усилие, как компактный автомобиль (примерно 0,70 G). Для поддержания таких характеристик у Veyron есть отдельный радиатор для отвода тепла, возникающего из-за огромного давления в гидравлической системе.
В то время как обычные автомобили на дорогах общего пользования (ну... должны) никогда (э-э-э... редко) не разгоняются до таких скоростей, при которых такой спойлер был бы очень полезен, эта технология начала проникать в мир суперкаров и даже спортивных автомобилей, и нет никаких сомнений в том, что она положительно влияет на тормозной путь.
В автомобилях для установления рекордов скорости на суше и в дрэг-рейсинге уже много лет используются парашюты для замедления после прохождения на высокой скорости. Основная идея, как видно из варианта 4, заключается в увеличении аэродинамического сопротивления, но в то время как Bugatti разгоняется всего до 420 км/ч, дрэг-кары с максимальным расходом топлива преодолевают отметку в 1/4 мили на скорости 530 км/ч, а автомобили для установления рекордов скорости на суше мчатся по пустыне Блэк-Рок в Неваде со скоростью 1220 км/ч. Дерзко.
Хотя небольшой парашют с коротким стропом мог бы очень эффективно предотвратить столкновение с другим автомобилем по дороге с работы домой, из-за того, что вы не видите машину позади себя, последствия могут быть хуже, чем если бы вы смирились со своей участью. Возможно, вы бы не врезались в ту машину, если бы отложили свой чёртов телефон.