车辆

公共汽车,一种通用的车辆,用于公共交通工具

车辆(来自拉丁汽车)是一台用于自推动机器,通常用于运输人员或货物,或两者兼而有之。车辆包括货车自行车汽车(例如,摩托车摩托车,卡车公共汽车公共汽车和电动轮椅以及用于残疾人的踏板车),栏杆车辆火车电车),船只船只,船只,船只水下车辆),两栖车辆,两栖车辆螺钉螺旋车气垫船),飞机飞机直升机气体仪)和航天器

陆地车辆通过用于在地面上使用转向和驱动力的东西进行了广泛的分类:轮毂轨道栏杆滑雪。 ISO 3833-1977是公路车辆类型,条款和定义的标准,也用于立法。

历史

10世纪的斯拉夫独木舟
汽车是最常用的发动机动力汽车之一。

车辆类型

世界上最常见的车辆模型,《飞鸽自行车》(2011年)
有史以来最常见的车辆的头孢木,按大小显示的总数,类型/模型以颜色标记和区分。固定翼飞机,直升机和商业喷气客机在最大变焦的右下角可见。

全球使用的自行车超过10亿自行车。 2002年,全球有估计有5.9亿辆汽车和2.05亿辆摩托车。至少制造了5亿只中国飞行鸽自行车,比其他任何单一的车辆都要多。生产最多的机动车型号是本田超级幼崽摩托车,在2008年通过了6000万台。制作最多的汽车型号是丰田花冠,到2010年至少制造3500万辆。是Cessna 172 ,截至2017年,大约有44,000人。苏维埃MIL MI-8 (17,000)是生产最多的直升机。顶级商业喷气客机是波音737 ,在2018年约10,000。在两者中约为14,000,最多的电车是KTM-5Tatra T3 。最常见的手推车ZIU-9

运动

运动由一种手段组成,该手段允许几乎没有反对的位移,提供所需的动能和控制运动的手段,例如制动转向系统。到目前为止,大多数车辆都使用采用滚动原理的车轮来实现滚动摩擦的换档。

能量源

中国的电动自行车(2011)

车辆必须有能源来驱动它,这是至关重要的。可以从外部来源中提取能量,例如帆船太阳能汽车或使用高架线的电车。也可以存储能量,只要它可以按需转换,并且存储介质的能量密度功率密度足以满足车辆的需求。

人力力量是一种简单的能源,只需要人类。尽管人类在有意义的时间内不能超过500 w(0.67 hp),但截至2009年,人类动力汽车的土地速度记录133 km/h(83 mph)。

用于动力汽车的能源是燃料。外部燃烧发动机几乎可以使用任何燃烧作为燃料的东西,而内燃机和火箭发动机旨在燃烧特定的燃料,通常是汽油,柴油乙醇。食物是用于为非电动车辆供电的燃料,例如循环,人力车和其他行人控制的车辆。

存储能源的另一种常见媒介是电池,其优点是响应迅速,在各种功率水平上有用,环保,高效,安装易于安装且易于维护。电池还有助于使用具有自己优势的电动机。另一方面,电池的能量密度较低,使用寿命短,高温下的性能较差,充电时间和处置困难(尽管通常可以回收)。像燃料一样,电池储存化学能,并在发生事故时会引起燃烧和中毒。电池也随着时间的流逝而失去有效性。充电时间的问题可以通过将放电电池与充电的电池交换来解决;但是,这会产生额外的硬件成本,对于较大的电池可能是不切实际的。此外,必须有标准电池以交换电池才能在加油站工作。燃料电池类似于电池,因为它们从化学能源转换为电能,但具有自己的优势和缺点。

电气轨道和高架电缆是地铁,铁路,电车和手推车上的电能的常见来源。太阳能是一种更现代的开发项目,已经成功地制造和测试了几辆太阳能汽车,包括太阳能飞机Helios

核电是一种更独特的储能形式,目前仅限于大型船只和潜艇,主要是军事。核能可以通过核反应堆核电站或反复引爆核弹释放。核动力飞机Tupolev TU-119Convair X-6进行了两个实验。

机械应变是一种存储能量的另一种方法,从而使弹性带或金属弹簧变形并释放能量,因为它被允许返回其基态。使用弹性材料的系统患有滞后,金属弹簧在许多情况下太致密了,无法有用。

飞轮将能量存储在旋转质量中。由于轻巧和快速的转子在能量方面有利,因此飞轮会构成重大的安全危险。此外,飞轮相当快地泄漏能量,并通过陀螺仪效应影响车辆的转向。它们已在陀螺仪中使用。

风能被帆船和陆地游艇用作主要能源。它非常便宜且相当易于使用,主要问题是依赖天气和向上的性能。气球还依靠风以水平移动。飞机在喷气流中飞行可能会从高海拔风中得到提升。

压缩气体目前是存储能量的实验方法。在这种情况下,仅将压缩气体简单地存储在水箱中,并在必要时释放。像弹性一样,当气体在压缩过程中加热时,它们会产生滞后损失。

引力势能是滑翔机,滑雪板,雪橇和许多其他沿着山坡的车辆的能量形式。再生制动是捕获动能的一个例子,其中用发电机或其他提取能量的方法增强了车辆的制动器。

电动机和发动机

在需要时,能量是从源头中获取的,并由一个或多个电动机或发动机消耗。有时会有一种中间介质,例如柴油潜艇的电池。

大多数汽车都有内燃机。它们相当便宜,易于维护,可靠,安全和小。由于这些引擎燃烧燃料,它们的范围很长,但是污染了环境。相关引擎是外部燃烧引擎。一个例子是蒸汽机。除燃料外,蒸汽发动机还需要水,使其出于某些目的是不切实际的。蒸汽发动机还需要时间进行热身,而IC发动机通常在启动后立即运行,尽管在寒冷的条件下可能不建议这样做。蒸汽发动机燃烧煤炭释放到空气中,导致有害的酸雨

台湾的现代踏板车

虽然间歇性内燃机曾经是飞机推进的主要手段,但它们在很大程度上被连续的内燃机:燃气轮机所取代。涡轮发动机很轻,尤其是在飞机上使用高效时。另一方面,它们的成本更高,需要仔细维护。它们也会通过摄取异物而受到破坏,并产生热排气。使用涡轮机的火车称为燃气轮机电动机车。使用涡轮机的表面车辆的示例是M1 AbramsMTT涡轮超级摩托车千年脉冲喷气发动机在许多方面与涡轮喷气机相似,但几乎没有运动部件。因此,他们过去对车辆设计师非常吸引人。但是,他们的噪音,热量和效率低下导致了它们的遗弃。使用脉冲喷射的一个历史例子是V-1飞行炸弹。脉冲喷气机偶尔仍用于业余实验中。随着现代技术的出现,脉冲爆炸引擎已经实用,并在Rutan Varieze上成功进行了测试。虽然脉冲爆发发动机比脉搏射流甚至涡轮发动机高得多,但它仍然具有极端的噪声和振动水平。 Ramjets的运动部件也很少,但它们仅在高速上工作,因此它们的使用仅限于尖端喷气直升机和高速飞机(例如洛克希德SR-71 Blackbird)

火箭发动机主要用于火箭,火箭雪橇和实验飞机。火箭发动机非常强大。有史以来最重的车辆是土星V火箭,由五台F-1火箭发动机提供动力,共同产生了1.8亿马力(134.2 gigawatt)。火箭发动机也无需“推开”任何东西,这一事实是,《纽约时报》否认了错误。火箭发动机可能特别简单,有时不仅仅是催化剂,就像在过氧化氢火箭的情况下一样。这使它们成为喷气式包装等车辆的吸引人选择。尽管它们很简单,但火箭发动机通常还是危险的,并且容易受到爆炸的影响。它们跑下来的燃料可能是易燃,有毒,腐蚀性或低温。他们的效率也很差。由于这些原因,只有在绝对必要时才使用火箭发动机。

电动机用于电动汽车,例如电动汽车,电动踏板车,小船,地铁,火车手推车电车实验飞机。电动机可能非常有效:超过90%的效率很常见。电动机也可以建造为功能强大,可靠,低维护和任何尺寸。电动机可以提供一系列速度和扭矩,而无需使用变速箱(尽管使用它可能更经济)。电动机的使用主要是由于难以供电而受到限制。

压缩气体电动机已通过实验中使用。它们是简单,高效,安全,便宜,可靠的,并且在各种条件下运行。使用气电机时遇到的困难之一是膨胀气体的冷却效果。这些发动机受到从周围环境中吸收热量的速度的限制。但是,冷却效果可以作为空调两倍。压缩气体电动机也随着气压下降而失去效力。

离子推进器用于某些卫星和航天器。它们仅在真空中有效,这限制了它们用于太空载汽车的用途。离子推进器主要是电力范围的,但它们也需要推进剂,例如剖腹产或最近的氙气。离子推进器可以达到极高的速度,并且使用很少的推进剂。但是,它们是渴望的。

将能量转换为工作

电动机和发动机产生的机械能必须通过车轮,螺旋桨,喷嘴或类似方式转换为工作。除了将机械能转换为运动外,车轮还允许车辆沿着表面滚动,除了栏杆车辆外,还可以转动车辆。车轮是古老的技术,从5000多年前发现了标本。车轮用于大量车辆中,包括机动车辆,装甲的人员载体,两栖车辆,飞机,火车,滑板和独轮车。

喷嘴与几乎所有反应引擎结合使用。使用喷嘴的车辆包括喷气飞机,火箭和私人船只。尽管大多数喷嘴都采用锥形或形的形状,但已经创建了一些非正统的设计,例如Aerospike 。一些喷嘴是无形的,例如矢量化离子推进器的电磁场喷嘴。

有时使用连续轨道代替车轮为陆地车辆供电。连续轨道具有较大的接触区域的优势,易于修复小小的伤害以及高可操作性。使用连续轨道的车辆的例子是坦克,雪地摩托和挖掘机。使用两个连续的轨道可以一起进行转向。世界上最大的车辆是Bagger 288 ,由连续的轨道推动。

螺旋桨(以及螺丝,风扇和转子)用于通过流体运动。自远古时代以来,螺旋桨就被用作玩具。然而,正是莱昂纳多·达·芬奇(Leonardo da Vinci)设计了最早的螺旋桨驱动的车辆之一,即“空中螺钉”。 1661年,Toogood&Hays采用了螺钉作为船只螺旋桨。从那时起,螺旋桨已在许多陆地车辆上进行了测试,包括Schienenzeppelin火车和许多汽车。在现代,螺旋桨在船只和飞机上最普遍,以及一些两栖车辆,例如气垫船和地面效应车辆。直观地,由于没有工作流体,螺旋桨无法在太空中工作。但是,一些消息来源表明,由于空间永远不会空,因此可以使螺旋桨在太空中工作。

与螺旋桨车相似,一些车辆使用机翼进行推进。帆船和滑板是由帆/翅膀产生的升降机的前向组件推动的。鸟孔也会产生空气动力的推力。具有较大圆形领先边缘的鸟孔通过前沿吸力产生升力。多伦多大学航空航天研究所的研究导致2010年7月31日与实际的Ornithopter进行飞行。

桨轮用于一些较旧的船只及其重建。这些船只被称为桨船。由于桨轮只是向水推开,因此它们的设计和构造非常简单。预定服务中最古老的这艘船是滑雪者。许多Pedalo船还使用桨轮进行推进。

螺丝螺旋的车辆由装有螺旋法兰的螺旋钻的圆柱体推动。因为它们可以在陆地和水上产生推力,所以它们通常用于全地形车辆。 ZIL-2906是一款苏联设计的螺钉螺旋桨车辆,旨在从西伯利亚荒野中检索宇航员。

摩擦

发动机产生的所有或几乎所有有用的能量通常都散发为摩擦。因此,在许多车辆中,最大程度地减少摩擦损失非常重要。摩擦的主要来源是滚动摩擦流体阻力(空气阻力或水阻力)。

车轮的轴承摩擦较低,气动轮胎会产生低滚动摩擦。钢轨上的钢轮轨道仍然较低。

流线型设计功能可以减少空气动力学的阻力

摩擦对于提供牵引力以促进土地运动是可取的,而且很重要。大多数陆地车辆都依靠摩擦来加速,减速和改变方向。牵引力的突然减少会导致控制和事故的丧失。

控制

操舵

大多数车辆以外的车辆除外,至少具有一种转向机制。轮毂车辆通过钓鱼前轮或后轮来转向。 B-52 Stratofortress具有特殊的布置,所有四个主轮都可以倾斜。像雪地摩托一样,也可以通过钓鱼来钓鱼。船只,船,潜艇,烟斗和飞机通常都有转向的。在飞机上,副翼用于将飞机储存以进行方向控制,有时是在舵的协助下。

停下来

没有施加电源,大多数车辆由于摩擦而停止。但是通常需要比单独摩擦更快地停止车辆:因此,几乎所有车辆都配备了制动系统。轮式车辆通常配有摩擦制动器,这些制动器使用刹车片(法定)和制动转子之间的摩擦来减慢车辆的速度。许多飞机在其起落架中具有同一系统的高性能版本,以便在地面上使用。例如,波音757制动器具有3个定义和4个转子。航天飞机还在其车轮上使用摩擦刹车。除了摩擦制动器,混合/电动汽车,手推车和电动自行车外,还可以使用再生制动器来回收该车辆的某些势能。高速火车有时会使用无摩擦的涡流制动器;但是,该技术的广泛应用受到过热和干扰问题的限制。

除起落架齿轮制动器外,大多数大型飞机还有其他减速方式。在飞机中,空气制动器是空气动力学表面,通过增加额叶横截面,从而提供制动力,从而使飞机的空气动力阻力。这些通常是作为襟翼实现的,在延伸时会反对空气流,并在缩回时用飞机冲洗。反向推力也用于许多飞机发动机。螺旋桨飞机通过反向螺旋桨的俯仰来实现反向推力,而喷气式飞机通过重定向发动机排气来向前进行反向。在航空母舰上,使用逮捕齿轮来停止飞机。飞行员甚至可能在达阵时施加全部向前的油门,以防逮捕装备未捕捉并且需要四处走动。

降落伞用于放慢车辆的速度非常快。降落伞已用于陆地,空气和太空车辆,例如The ThrustsscEurofighter TyphoonApollo Commands模块。一些年长的苏联乘客喷气机的降落伞降落在紧急着陆点上。船使用称为海锚的类似设备来维持海洋的稳定性。

为了进一步提高减速速度或制动器失败的地方,可以使用几种机制来停止车辆。汽车和滚动量通常具有手动制动器,虽然旨在保护已经停放的车辆,但如果主要制动器故障,则可以提供有限的制动。有时使用称为前滑动的次级程序通过以角度飞行来减慢飞机,从而造成更多的阻力。

立法

机动车和拖车类别根据以下国际分类定义:

  • M类:乘用车。
  • N类:用于运输货物的机动车辆。
  • O类:拖车和半拖车。

欧洲联盟

在欧盟中,车辆类型的分类由以下方式定义:

  • 委员会指令2001/116/ec,2001年12月20日,适应技术进度委员会指令70/156/eec,涉及成员国法律与机动车类型批准及其拖车有关的法律的近似
  • 指令2002/24/欧洲议会和2002年3月18日理事会的指令涉及两到三轮车辆的类型批准和废除理事会指令92/61/eec

欧洲社会基于社区的WVTA(整个车辆型批准)系统。在此系统下,制造商可以符合EC技术要求,然后在欧盟范围内销售欧盟,而无需进一步测试,则可以获得一个成员国的车辆类型的认证。已经在三个车辆类别(乘用车,摩托车和拖拉机)中实现了总技术协调,很快将扩展到其他车辆类别(教练公用事业车辆)。必须确保欧洲汽车制造商进入尽可能大的市场。

尽管社区型批准制度允许制造商从内部市场机会中充分受益,但在联合国欧洲经济委员会( UNECE )的背景下,全球技术协调为欧洲边界以外的市场提供了市场。

许可

在许多情况下,没有许可证或认证的车辆是非法的。监管的最小形式通常会限制驾驶员可能携带或禁止他们完全禁止的乘客(例如,加拿大的超轻型许可证没有认可)。下一个许可级别可以允许乘客,但没有任何形式的薪酬或付款。私人驾驶执照通常具有这些条件。允许乘客和货物运输的商业许可受到更严格的监管。最严格的许可形式通常保留用于校车,危险材料运输和紧急车辆。

通常需要机动车的驾驶员在公共土地上驾驶有效的驾驶执照,而飞机的飞行员必须始终拥有驾驶执照,无论飞机在司法管辖区飞行。

登记

通常要求车辆注册。注册可能是出于法律原因,出于保险原因或帮助执法部门恢复被盗车辆的原因。例如,多伦多警察局在线提供免费的可选自行车注册。在汽车上,注册通常采用车辆登记板的形式,这使识别车辆变得容易。在俄罗斯,卡车和公共汽车的车牌编号在背面重复出现。在飞机上,使用类似的系统,在各种表面上涂有尾巴数。像机动车和飞机一样,船只在大多数司法管辖区也有注册号。但是,自古以来,船只名称仍然是识别的主要手段。因此,重复的注册名称通常被拒绝。在加拿大,发动机功率为10 hp(7.5 kW)或更高的船需要注册,导致无处不在的“ 9.9 hp(7.4 kW)”发动机。

注册可能是在英国和安大略省的情况下以批准在公共高速公路上使用的车辆的条件。许多美国州也对在公共公路上运行的车辆也有要求。飞机有更严格的要求,因为事故发生时,它们对人和财产造成了高的损害风险。在美国,FAA要求飞机拥有适航性证书。由于必须在认证之前将飞机飞行一段时间,因此有一项实验性适用性证书的规定。 FAA实验飞机在运行中受到限制,包括在繁忙的领空或无话可见的乘客中没有人口稠密的地区的飞行。 FAA认证飞机中使用的材料和零件必须符合技术标准订单规定的标准。

强制性安全设备

在许多司法管辖区,车辆的操作员在法律上有义务携带安全设备或携带安全设备。常见的例子包括汽车上的安全带,摩托车和自行车上的头盔,船上的灭火器,公共汽车,飞机以及船和商用飞机上的救生衣。乘客飞机携带大量安全设备,包括充气幻灯片,包括筏,氧气面具,氧气罐,救生衣,卫星信标和急救箱。一些设备(例如救生衣)导致有关其实用性的辩论。就埃塞俄比亚航空公司961航班而言,救生衣救了许多人,但当乘客过早地夸大背心时,救生衣也导致了许多死亡。

正确的方法

有一些特定的房地产安排,以允许车辆从一个地方到另一个地方。最常见的安排是公共高速公路,适当许可的车辆可以在没有阻碍的情况下导航。这些高速公路位于公共土地上,由政府维护。同样,支付通行费后,通行路线向公众开放。这些路线及其所在的土地可能是政府,私人拥有的,也可以是两者的组合。有些路线是私人拥有的,但授予了公众的访问权限。这些路线通常有一个警告标志,表明政府无法维持道路。一个例子是英格兰和威尔士小路。在苏格兰,如果土地符合某些标准,土地将对未经运动的车辆开放。有时公共土地开放,可供越野车使用。在美国公共土地上,土地管理局(BLM)决定使用车辆。铁路经常经过铁路公司没有拥有的土地。通过地役权等机制授予铁路公司的这片土地权。只要不引起干扰,船只通常可以在不受限制的公共水域中航行。但是,通过可能需要支付损失。尽管有普通法传统Cuius Est Solum,但EIUS ESTE USQUE AD COELUM et Ad Ad Ad Ad Ad Ad Ad Ad在一个人的财产上方拥有所有空气,但美国最高法院裁定,未经同意,美国的飞机有权在其他人的财产上使用空气。尽管相同的规则通常适用于所有司法管辖区,但古巴和俄罗斯等一些国家在国家一级利用空中权利来赚钱。在某些区域禁止飞机过度飞行。这称为禁止空域。由于间谍活动或攻击的潜在损害,禁止的空域通常严格执行。就韩国航空公司007航班而言,这架客机进入了苏联领土上的违禁领空,并在离开时被击落。

安全

几种不同的指标用于比较和评估不同车辆的安全性。主要三人是每十亿乘客 - 约尔尼人的死亡每十亿乘客的死亡人数十亿公里的死亡人数

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