Un vehículo es un dispositivo técnico para el transporte de personas y/o mercancías [1] .
A diferencia de los dispositivos de elevación y manipulación , los vehículos se utilizan, por regla general, para el transporte en distancias relativamente largas. Los vehículos se clasifican según el tipo de propulsión ( motor , vela , animales ) o el método de movimiento en la superficie: rueda [2] , oruga , riel o esquí .
Se necesita una fuente de energía para propulsar un vehículo . La energía necesaria se puede obtener de diversas formas, como por ejemplo del medio ambiente: energía eólica para veleros , energía solar para vehículos eléctricos o tranvías . La energía también se puede almacenar en varias formas, de donde se puede recuperar cuando sea necesario, en cuyo caso los criterios importantes son el volumen , la carga y la potencia del medio de almacenamiento de energía utilizado.
El tipo más común de fuente de energía es el combustible . Los motores de combustión externa pueden utilizar casi todas las sustancias combustibles como combustible , mientras que los motores de combustión interna y los motores a reacción están diseñados para un tipo específico de combustible : gasolina , queroseno , diésel o etanol .
Otro tipo común de fuente de energía es la batería . Las baterías tienen la ventaja de estar disponibles en varios tamaños y capacidades, son ecológicas y fáciles de instalar y mantener. . Las baterías también han contribuido a la difusión de los motores eléctricos , que tienen sus propias ventajas. Por otro lado, las baterías tienen baja densidad de energía, corta vida, bajo rendimiento a temperaturas extremas, largos tiempos de carga y dificultades en la eliminación (aunque generalmente se reciclan) [25] . Al igual que el combustible , las baterías almacenan energía químicamente y pueden causar quemaduras y envenenamiento en caso de accidente [26] . Las baterías también pierden su eficacia con el tiempo [27] . Para ahorrar tiempo dedicado a la carga, es posible reemplazar las baterías descargadas por otras cargadas [28] , pero esto implica costos de equipo adicionales y puede no ser práctico cuando se usan baterías grandes . Además, las baterías deben estar estandarizadas para que puedan reemplazarse fácilmente y rápidamente. Las celdas de combustible son similares a las baterías, ya que la producción de energía eléctrica a partir de ellas también se produce mediante la conversión de energía química. Tienen sus propias ventajas y desventajas.
El carril de contacto y la red son la fuente de energía eléctrica para trenes de metro , trenes eléctricos en la vía férrea , tranvías y trolebuses .
Actualmente se está desarrollando el alcance de la energía solar en los vehículos. Los primeros vehículos impulsados por energía solar se construyeron y probaron con éxito, incluido el Pathfinder de la NASA , un avión impulsado por energía solar.
La energía nuclear es una forma especial de almacenamiento de energía, y actualmente solo se usa en grandes barcos y submarinos , en su mayoría militares. La energía nuclear puede liberarse usando un reactor nuclear , una batería nuclear o múltiples detonaciones de bombas nucleares . Durante mucho tiempo, han estado tratando de expandir el alcance de la energía nuclear en los vehículos, por ejemplo, se realizaron experimentos con aviones nucleares Tu-119 y Convair X-6 .
La energía requerida para propulsar el vehículo se toma de la fuente de energía y es consumida por uno o más motores (motores) [29] .
La mayoría de los vehículos están equipados con motores de combustión interna porque son relativamente baratos, fáciles de mantener, confiables, seguros y de tamaño pequeño. Dado que los motores de combustión interna queman combustible de manera gradual, te permiten viajar largas distancias, pero al mismo tiempo contaminan continuamente el medio ambiente . Relacionados con los motores de combustión interna están los motores de combustión externa . Las máquinas de vapor son un ejemplo de esto último . Además del combustible , las máquinas de vapor también requieren agua , lo que las hace poco prácticas para varios usos. Los motores de vapor también tardan cierto tiempo en alcanzar la temperatura adecuada para comenzar a moverse, a diferencia de los motores de combustión interna , que pueden comenzar a propulsar el vehículo inmediatamente después de suministrar combustible y encenderlo , aunque esto no se recomienda en condiciones de frío. Además, las máquinas de vapor cuando queman carbón emiten compuestos de azufre a la atmósfera , lo que provoca lluvia ácida dañina [30] .
Los motores de combustión interna convencionales tienen un principio de funcionamiento intermitente, por lo que en aviación han sido sustituidos por motores a reacción y turbinas de gas , que también se clasifican como motores de combustión interna , pero tienen un principio de funcionamiento continuo. Los motores a reacción son más ligeros y, en particular, cuando se utilizan en aviones , más eficientes. Por otro lado, son más caros y requieren un mantenimiento más cuidadoso. También se dañan por la ingestión de objetos extraños y emiten gases de escape a temperaturas muy altas. Las locomotoras de ferrocarril que utilizan turbinas como motor se denominan locomotoras de turbina de gas . Ejemplos de vehículos terrestres que utilizan motores de turbina de gas son los tanques Abrams y T-80 , la motocicleta MTT Turbine Superbike y el transatlántico Celebrity Millenium . El motor pulsorreactor es similar en muchos aspectos a un motor de turbina de gas , pero casi no tiene partes móviles. Por esta razón, fue muy atractivo para los diseñadores de automóviles en el pasado, pero su ruido, calor e ineficiencia llevaron a su abandono. Un ejemplo histórico de la aplicación de un motor pulsado fueron los misiles de crucero V-1 . Los motores a reacción de pulsos de detonación todavía se utilizan a veces en experimentos de aficionados. Con el advenimiento de la tecnología moderna, se han puesto en práctica los motores de pulsos de detonación , un ejemplo es la prueba exitosa de la aeronave Rutan VariEze . Aunque el motor de detonación por pulsos es mucho más eficiente que los motores a reacción y de turbina de gas , todavía tiene desventajas debido a los niveles extremos de ruido y vibración. Los motores Scramjet también tienen pocas partes móviles, pero solo funcionan bien a altas velocidades, por lo que su uso está limitado a rotores de helicópteros y aviones supersónicos como el Lockheed SR-71 [31] [32] .
Los motores de cohetes se utilizan principalmente en vehículos de lanzamiento , trineos de cohetes y aeronaves experimentales . Los motores cohete son los más potentes. El vehículo más pesado jamás levantado de la superficie de la Tierra: el cohete Saturno V estaba equipado con cinco motores de cohetes F-1 con una potencia total de 180 000 000 caballos de fuerza (134 MW) [33] . Los motores de cohetes tienen un diseño bastante simple y usan solo combustible y un catalizador, como el peróxido de hidrógeno [34] . Esto los hace atractivos para su uso en vehículos inusuales como los jetpacks . A pesar de su simplicidad, los motores de cohetes suelen ser peligrosos y propensos a las explosiones. Los tipos de combustible para cohetes actualmente en uso son inflamables, venenosos, cáusticos y criogénicos. Este tipo de motor sufre de baja eficiencia. Las deficiencias enumeradas de los motores de cohetes han llevado al hecho de que se usan solo en caso de emergencia.
Los motores eléctricos se utilizan en vehículos eléctricos , bicicletas eléctricas , scooters eléctricos , botes pequeños , metros , trenes , trolebuses , tranvías y aviones experimentales . Los motores eléctricos son muy eficientes, su eficiencia puede ser superior al 90% [35] . Los motores eléctricos producidos actualmente son bastante potentes, confiables y tienen bajos costos de operación, también pueden ser de varios tamaños. Los motores eléctricos son capaces de operar en una amplia gama de velocidades y pares sin una caja de cambios (aunque esto requiere más de un motor). El uso de motores eléctricos para propulsar vehículos está limitado principalmente por la dificultad de obtener una fuente constante de electricidad de la magnitud requerida.
Los motores neumáticos se usan experimentalmente en vehículos (como en automóviles aéreos ). Son simples, efectivos, seguros, baratos, confiables y funcionan en una variedad de condiciones. Una de las dificultades encontradas en la operación de los motores neumáticos es el efecto de enfriamiento de la expansión del gas, que conduce a la congelación del motor, y el uso de calefacción es problemático [36] . El efecto de enfriamiento, sin embargo, se puede utilizar como un sistema de aire acondicionado. La eficiencia de un motor neumático disminuye a medida que disminuye la presión del gas.
Los propulsores de iones se utilizan en algunos satélites y naves espaciales . Sólo son efectivos en el vacío , lo que limita su uso únicamente al espacio exterior . Los propulsores de iones funcionan con electricidad, pero también necesitan combustible como el cesio o el xenón [37] . Los propulsores de iones permiten que las naves espaciales sean propulsadas a velocidades muy altas usando relativamente poco propulsor . La mayoría de los propulsores de iones que funcionan hoy en día tienen una aceleración baja [38] .
La energía mecánica que producen los motores para propulsar el vehículo debe convertirse en trabajo mecánico , el cual se produce por medio de ruedas , tornillos , toberas y medios similares.
Además de convertir la energía mecánica en movimiento, las ruedas permiten que el vehículo ruede sobre la superficie, a excepción de los vehículos que se mueven agarrados a los rieles [39] . La rueda es un invento muy antiguo, del que se han encontrado ejemplos que se remontan a más de 5.000 años [40] . Las ruedas se utilizan en una variedad de vehículos: automóviles , vehículos blindados de transporte de personal , vehículos todo terreno , aviones, trenes , monopatines , carretillas , etc.
Las boquillas se utilizan junto con prácticamente todos los motores a reacción en uso [41] . Ejemplos de vehículos que tienen toberas son aviones a reacción , cohetes y motos acuáticas . La mayoría de las boquillas tienen forma de cono o campana [41] , algunos diseños inusuales tienen forma de cuña . Hay diseños de boquillas que no son materiales, estos incluyen una boquilla, que es un campo electromagnético de un motor de iones [42] .
Vehículo : un dispositivo diseñado para transportar personas, bienes o equipos instalados en él en las carreteras (artículo 2 de la Ley Federal del 10 de diciembre de 1995 N 196-FZ "Sobre seguridad vial")
"Los vehículos en el Capítulo 12 del Código de Infracciones Administrativas de la Federación Rusa se entienden como:
Vehículos (Cláusula 11 del Artículo 1 de la Ley del 09.02.2007 N 16-FZ "Sobre la seguridad del transporte" proporciona una definición del concepto de "vehículo" y tipos de vehículos) (- dispositivos destinados al transporte de personas, carga , equipaje, equipaje de mano, efectos personales, animales o equipos instalados en estos vehículos, dispositivos, en los significados determinados por los códigos de transporte y cartas, y que incluyen:
a) vehículos de motor utilizados para el transporte regular de pasajeros y equipaje o para el transporte de pasajeros y equipaje a pedido, o utilizados para el transporte de mercancías peligrosas, para los cuales se requiere un permiso especial;
b) aeronaves comerciales de aviación civil ;
c) aeronaves de aviación general , determinado por el Gobierno de la Federación de Rusia a propuesta del órgano ejecutivo federal responsable del desarrollo de la política estatal y la regulación legal en el campo del transporte, acordado con el órgano ejecutivo federal en el campo de garantizar la seguridad de la Federación Rusa, las autoridades del órgano ejecutivo federal que ejercen las funciones de desarrollar la política estatal y la regulación legal en el campo de los asuntos internos;
d) los buques destinados a la navegación mercante (buques de navegación marítima) , con excepción de las embarcaciones de recreo, los veleros deportivos, así como las instalaciones y estructuras artificiales que se creen a base de plataformas flotantes en alta mar y cuyas características de protección contra los actos de injerencia ilícita se establecen de conformidad con el artículo 12.3 de esta Ley Federal;
e) los buques utilizados en vías navegables interiores para el transporte de pasajeros, con excepción de las embarcaciones de recreo, veleros deportivos y (o) para el transporte de mercancías de alto riesgo admitidas para el transporte en virtud de permisos especiales en la forma establecida por el Gobierno de la Federación Rusa a propuesta del órgano ejecutivo federal la autoridad que ejerce las funciones de desarrollar la política estatal y la regulación legal en el campo del transporte, acordada con el órgano ejecutivo federal en el campo de garantizar la seguridad de la Federación Rusa, el ejecutivo federal órgano que ejerce las funciones de desarrollar la política de Estado y la regulación jurídica en materia de asuntos internos;
f) material rodante ferroviario , que realiza el transporte de pasajeros y (o) carga de alto riesgo, permitido para el transporte bajo permisos especiales en la forma establecida por el Gobierno de la Federación Rusa a propuesta del órgano ejecutivo federal responsable del desarrollo estatal regulación política y legal en el campo del transporte, acordada con el órgano ejecutivo federal en el campo de garantizar la seguridad de la Federación Rusa, el órgano ejecutivo federal responsable del desarrollo de la política estatal y la regulación legal en el campo de los asuntos internos;
g) vehículos de transporte eléctrico terrestre urbano.
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