SpinCar - po co się cofać jeżeli można się obrócić (video)

21.04.2011 Skomentuj pierwszy

spincar design konstrukcja samochód układ kierowniczy newlife

Zdjęcia projektów na stronie głównej: © Bartosz Borowicz i © Mateusz Przybysz

Autor: dr inż. Bogdan Kuberacki
tel: +48 602 55 82 55
e-mail: kontakt@spincar.pl

Miasta są coraz bardziej zatłoczone i prognozy demograficzne wskazują na pogłębianie sie tego procesu w nadchodzącej przyszłości.

Efektywne wykorzystanie przestrzeni staje się jednym z najpilniejszych zadań. Nie ma wątpliwości, że w najbliższej przyszłości raczkujący dziś rynek mikrosamochodów przeobrazi się w ogromną gałąź gospodarki. Dlatego wiele firm stara się o wejście na niego. Jednak spotykane na rynku konstrukcje mikrosamochodów, np. Smart, to po prostu zmniejszone samochody pełnowymiarowe ze wszystkimi barierami funkcjonalnymi tej konstrukcji, jakie ujawniają się w ruchu miejskim.

Najważniejsze z nich, to:

konieczność pozostawiania wolnego miejsca wokół zaparkowanego pojazdu - dla otwarcia drzwi i dla wykonania manewrów podczas wjeżdżania i wyjeżdżania
konieczność wielokrotnego wykonywania uciążliwego i niebezpiecznego manewru cofania
częste wysiadanie kierowcy wprost przed nadjeżdżające inne pojazdy i przechodzenie tuż obok nich podczas wsiadania.
małe rozmiary dodatkowo skutkują zmniejszeniem funkcjonalności pojazdu poprzez brak możliwości przewożenia dzieci, kiedy jadą dwie osoby dorosłe, co jest niezbędne żeby pojazd mógł być efektywnie wykorzystywany w różnych sytuacjach typowych dla życia w mieście.

SpinCar przełamuje te bariery, bowiem od początku jest projektowany do ruchu miejskiego

Cechy SpinCara i wynikające z nich korzyści

Zwartość konstrukcji zajmującej jak najmniej miejsca

Zwiększona przepustowość ulic i mniejsze korki - dzięki mniejszej długości pojazdu
Lepsze wykorzystanie powierzchni parkingowych – parkingi tylko dla SpinCarów przyjmą 2,5 raza więcej pojazdów na jednostkę powierzchni, niż obecne.

Duża zwrotność i wyeliminowanie manewru cofania

Łatwość manewrowania mieście i na zatłoczonych parkingach – jazda zawsze do przodu
Eliminacja niebezpiecznych sytuacji, szczególnie w świetle ograniczeń jakie stawiają starzejące się społeczeństwa (powolne poruszanie się, trudność w obróceniu głowy, słabsza orientacja, wzrok i refleks)

Napęd elektryczny i prostota konstrukcji

Przeniesienie emisji spalin z terenów gęsto zamieszkałych na tereny słabo zaludnione – do elektrowni
Ograniczenie do minimum czasu potrzebnego do obsługi serwisowej, napraw i uzupełniania energii w pojeździe (ładowanie nocą nie zabiera czasu w ciągu dnia)

Wszechstronność użytkowania w typowych sytuacjach życia w mieście

Możliwość przewożenia do dwóch osób dorosłych i dzieci
Możliwość przewożenia zakupów w objętości do jednego wózka sklepowego

Parametry trakcyjne zoptymalizowane do ruchu miejskiego

Dobre przyśpieszenie (około 6 sekund do prędkości maksymalnej), niskie zużycie energii, prędkość maksymalna ok. 80 km/h i zasięg ok. 150 km bez uzupełniania energii.

Podwozie i bryła SpinCara

Pojazd nie może mieć ograniczeń toru jazdy, a więc musi móc swobodnie poruszać się zarówno ruchem prostoliniowym, łukami o dowolnym promieniu, jak i obracać w miejscu - tak w prawo jak w lewo. Po wjechaniu w dowolne miejsce musi mieć możliwość obrócenia się i wyjazdu z niego przodem. Dzięki obrotowi musi móc ustawić się drzwiami w kierunku, w którym jest je najwygodniej otworzyć i wyjść lub wejść. Dotyczy to też ustawienia się bagażnikiem w najlepszym kierunku (sterując obrotem za pomocą pilota) dla za- i wyładunku.

Uzyskanie takich cech użytkowych i spełnienie warunku prostoty układu kierowniczego, wymaga innego, niż stosowane obecnie, rozmieszczenia kół i zaprojektowania nadwozia w pełni mieszczącego się w pionowym walcu o średnicy max. 2 m. Napęd elektryczny pozwala na rezygnację z komory silnika.

Układ kierowniczy

Koła przednie i tylne są równo oddalone od osi kół bocznych. Dzięki temu zawsze są skręcone o ten sam kąt w przeciwnych kierunkach. Ta cecha pozwala na zastosowanie prostego i taniego układu kierowniczego, który dodatku nie powoduje ograniczenia kąta skrętu kół. Oba koła mogą się skręcać w zakresie +/- 90 stopni.

Fakt, ze koła skrętne są przed i za środkiem masy pojazdu skutkuje podwyższeniem bezpieczeństwa jazdy w stosunku do podwozi klasycznych. Każde uniesienie się przodu klasycznego pojazdu zmniejsza nacisk kół kierowanych na podłoże i ogranicza skuteczności kontrolowania kierunku jazdy. W przypadku SpinCara zmniejsza się nacisk tylko jednego koła. Nacisk drugiego zwiększa się. Dzięki temu łączna ich skuteczność jest zawsze taka sama.

Układ napędowy

SpinCar, ze względu na duże różnice prędkości obrotowej kół bocznych, musi być napędzany silnikami elektrycznymi. Teoretycznie można by rozważać zastosowanie spalinowego generatora prądu, ale w bryle samochodu nie ma na niego miejsca, a i kłóciłoby się to z założeniem przeniesienia emisji szkodliwych substancji poza tereny miejskie (do elektrowni). Tak więc źródłem energii są akumulatory: elektryczne (umieszczone w podłodze pojazdu), gromadzące sprężone powietrze lub jakikolwiek inny nośnik energii, która da się zamienić w energię elektryczną.

Możliwe są trzy układy napędu SpinCara:

napędzane są wszystkie koła;
napędzane są tylko koła przednie i tylne;
napędzane są tylko koła boczne.

Napęd na wszystkie koła

Najlepsze własności jezdne zapewnia wykorzystanie czterech silników napędzających niezależnie każde z kół.

Napęd na koła przednie i tylne

Z punktu widzenia prostoty układu sterowania silnikami, najlepsze jest napędzanie kół przedniego i tylnego. Niezależnie od trajektorii ruchu pojazdu, zawsze pracują one z równymi prędkościami i nie ma konieczności uzależniania tej prędkości od kąta skrętu kół.

Napęd na koła boczne

Napędzanie tylko kół bocznych jest najprostsze ze względu na konstrukcję mechaniczną. Dwa silniki napędzają koła, które nie zmieniają położenia względem nadwozia (jeśli pominąć ruchy zawieszenia). Silniki moga być umieszczone we wnękach np. pod fotelami pasażerów. To ostatnie nie dotyczy jedynie wersji NewLife, która wymaga płaskiej podłogi ze względu na łatwość wykonywania manewrów wózkiem inwalidzkim.

Napędzanie kół bocznych powoduje komplikację układu sterującego prędkościami obrotowymi kół. Muszą one być uzależnione od kąta skręcenia kół skrętnych. Jeśli przyjmiemy, że SpinCar przechodzi od jazdy na wprost do obrotu w miejscu (koła skrętne skręcają się od kąta 0 do 90 stopni), a zewnętrzne koło boczne ma stałą prędkość 100%, to prędkość koła wewnętrznego musi się zmieniać od +100% przy jeździe na wprost do -100% przy obrocie w miejscu. Na szczęście coś takiego nie stanowi problemu dla współczesnej elektroniki.

Stabilność pojazdu

Klasyczne rozmieszczenie kół – w narożnikach prostokątnego nadwozia, gwarantuje najwyższą stabilność pojazdu. Pojazdy trójkołowe znane są ze skłonności do kontaktu z podłożem narożników leżących przy kole pojedynczym, zwłaszcza przy hamowaniu na łuku. Układ podwozia SpinCar’a zapewnia bardzo wysoki poziom stabilności nadwozia. W poniższej tabeli przedstawione są wysokości na jakich należy umieścić środek masy pojazdu aby uzyskać stabilność porównywalną z klasycznym samochodem czterokołowym mającym środek ciężkości na wysokości 0,75m. Wymiary i masy pojazdów są takie same.

Podstawowe rodzaje nadwozi

SpinCar to idea rodziny miejskich, elektrycznych samochodów zbudowanych na podwoziu nowej generacji. Podwozie to daje niespotykane dotąd możliwości i z pewnością konstruktorzy znajdą dla niego wiele zastosowań. Poniżej przedstawionych jest 5 podstawowych samochodów zbudowanych na podwoziu SpinCar.

SpinCar Family
Miejski samochód dla dwóch dorosłych osób, umożliwiający przewiezienie bagażu (w tym zakupów
o objętości wózka supermarketowego) lub dzieci - dwojga małych, lub jednego starszego.

Jest to unikatowe rozwiązanie w segmencie mikrosamochodów, tworzące pierwszy mikrosamochód rodzinny.

Dzięki swoim cechom użytkowym, pojazd w tej wersji zaspokaja większość potrzeb komunikacyjnych przeciętnej rodziny mieszkającej w mieście.

Wymiary: dł. 1,95 m (z kołami 2,3 m), szer. 1,95 m, wys. 1,4 m.

SpinCar Slim
Dwuosobowy pojazd znakomicie poruszający się po miejskich obszarach o ciasnej zabudowie. Zmniejszona w stosunku do wersji SpinCar Family szerokość pojazdu ułatwia przejazd pomiędzy samochodami zaparkowanymi wzdłuż wąskich ulic.

SpinCar Slim cechuje się pełną funkcjonalnością i zaletami SpinCar’ów. Może się swobodnie obrócić w dowolnym miejscu o szerokości 2m i większej. Świetny dla służb, które muszą wielokrotnie wjeżdżać w zaułki lub inne wąskie miejsca a następnie z nich wyjeżdżać (straż miejska, doręczyciele). Dzięki obrotowi w miejscu – zawsze wyjeżdża przodem.

Wymiary: dł. 1,95 m (z kołami 2,3 m), szer. 1,5 m, wys. 1,4 m.

SpinCar NewLife
Pojazd dla osób na wózkach inwalidzkich. W zależności od wersji, osoba na wózku może być kierowcą lub pasażerem. Z samochodu korzysta się pozostając na wózku. Jest wyposażony w elektrycznie rozkładaną rampę wjazdową dł. 2 m i ma płaską podłogę w strefie dla osoby na wózku.

Wyeliminowana została konieczność przesiadania sie z wózka do samochodu, demontowania wózka i wkładania go w częściach do wnętrza.

Czas wejścia do pojazdu i wyjścia z niego został skrócony do minimum. Rampa umożliwia wyjazd wprost na chodnik (np. ponad trawniczkiem) lub na jezdnię. Obrót samochodu (pilotem) zapewnia rozłożenie rampy zawsze w najdogodniejszym kierunku.

Rozwiązanie to uwalnia użytkownika od korzystania ze specjalnych, szerokich miejsc parkingowych.

Wymiary: dł. 1,95 m (z kołami 2,3 m), szer. 1,95 m, wys. 1,7 m. Rampa dł. 2 m.

SpinCar Teen
Ten jednoosobowy, niewielki pojazd jest przeznaczony dla młodzieży. Nie ustępuje zwinnością skuterowi,
czy quadowi, a zapewnia wyższy poziom bezpieczeństwa i komfortu.

Możliwość obracania się w miejscu i niewielkie rozmiary czynią go atrakcyjnym środkiem transportu.

Świetny dla realizowania drobnych zadań wymagających wielokrotnego wjeżdżania w zaułki lub podjeżdżania pod bramy jak np. dostawy pizzy. Zawsze wraca do ruchu drogowego przodem.

Elektryczny napęd zapewnia koszty eksploatacji na poziomie akceptowalnym dla młodego człowieka.

Wymiary: dł. 1,4 m (z kołami 1,75 m), szer. 1,4 m, wys. 1,4 m.

SpinCar Deliverer
Jednoosobowy pojazd dostawczy, z powierzchnią ładunkową ok. 1,5 m kw., mieszczący się i obracający w każdym zaułku szerszym niż 2 m. Rozwiązuje problem dostawy towarów do miejsc, do których pojazdy z tradycyjnym układem kół nie mogą wjechać.

Bardzo użyteczny, a niejednokrotnie niezastąpiony, kiedy trzeba dojechać np. do punktów handlowych
lub usługowych położonych na obszarach staromiejskiej zabudowy z wąskimi uliczkami. Świetny dla realizowania dostaw wymagających częstego wyłączania się z ruchu drogowego i powracania do niego. Zawsze wraca do ruchu przodem.

Ponieważ jest elektryczny może poruszać sie po obszarach, na które wjazd samochodów spalinowych jest zakazany np. dla ochrony zabytkowej zabudowy.

Wymiary: dł. 1,95 m (z kołami 2,3 m), szer. 1,95 m, wys. 1,4 m.

Autobus typu Spin
Dzięki możliwości obrotu w miejscu, autobus w wersji Spin może zostać skierowany na trasy, na których występują bardzo ostre skręty - na przykład skrzyżowania wąskich ulic.

Do zawracania nie wymaga budowania pętli, ani prowadzenia linii wokół kwartału domów. Wystarczy zwykła zatoka przystankowa!

Długość/szerokość: 8,6 / 2,4 [m], Liczba miejsc: 50, Średnica zawracania: 9 [m] (standardowy autobus o tych samych wymiarach potrzebuje około 15 [m])