Marusia R1 – diploma description

1

Marussia R1 Описание проекта

Степанов Артём, 12-АДз-13

2

1

Содержание Цель проектирования Жизнь 2030-го года История и философия бренда Marussia Стиль Анализ потребителей Анализ конкурентов Стоимость и объём производства Агрегаты Компоновочные решения Компоновка Технологии и материалы Демонстрационные рисунки

2 4 8 16 18 34 64 66 74 82 84 94

2

Цель проектирования Разработать компоновочное решение, экстерьер и интерьер электромобиля класса SUV с использованием идеологии и стилевых решений автомобилей марки Marussia. Автомобиль должен отвечать требованиям 2030-го года. Компоновка автомобиля должна быть спроектирована с учётом последних тенденций в развитии техники. Опираясь на новые требования потребителей к автомобилю нужно предложить новую концепцию транспортного средства в рамках развития марки Marussia. При разработке дизайна нужно проанализировать историю и развитие дизайна бренда и предложить свой вариант развития стиля.

3

4

43

5

Жизнь 2030-го года

6

Сценарий С каждым годом города становятся всё больше, и с этим связано множество проблем: снижается качество жизни людей из-за плохого воздуха, шума и стресса. Возникает проблема с перемещением внутри города, постоянным расширением границ и перепланированием. Люди начинают понимать, что парки и фитнес-клубы не заменят близости к природе и здоровой жизни вне города. Со временем мегаполисы, конечно, станут более зелёными, но найдутся люди, для которых этого будет недоста-

точно, и они переедут жить за город. Причём сама концепция „деревни“ будет другой. Благодаря развитию технологий жизнь на природе не будет доставлять трудностей: многие компании переходят на удалённую работу для сотрудников, а если работа всё же в городе, то туда можно добраться на скоростном поезде – расстояние в 200 километров он проходит за полчаса, что сопоставимо с временем поездки из окраины города в центр.

7

8

Анализ развития бренда «Marussia Motors» – это первая российская компания, запустившая в серийное производство спортивные автомобили премиального класса и владеющая командой Формулы-1. Была образована в 2007-м году, и уже в конце 2008-го показала публике прототип своего первого автомобиля – Marussia B1. В 2009-м был представлен следующий автомобиль – B2, который поначалу представлял собой лишь новый кузов на силовой структуре B1, а затем стал первым российским суперкаром, получившим европейский сертификат, и сейчас находится на завершающей стадии подготовки к серийному производству. Оба автомомбиля выделяются необычной внешностью, и сразу же после презентации оказались в центре внимания зарубежных и российских специалистов, черты этих автомобилей стали мелькать повсюду – от студенческих эскизов и проектов до концепт-каров известных фирм. Сейчас в разработке находятся несколько автомобилей, причём не только спортивных – компания не хочет ограничивать себя лишь одним классом автомобилей. А наличие придворной команды Формулы-1 опзволяет иметь доступ к новейшим технологиям индустрии.

9

10

Концепция бренда – новый подход к проектированию, ведь в отличие от обременённых штатом руководителей и работников автомобильных гигантов, которые уже не успевают за стремительно меняющимся миром, коллектив Marussia более гибкий, и позволяет быстро принимать решения и доводить их до воплощения. Также это отсутствие выраженного фирменного стиля, создание непохожих друг на друга автомобилей. Компания ориентирована на мелкосерийное производство автомобилей, Marussia не будет массовым продуктом, но всегда будет стараться сказать новое слово в дизайне и инжиниринге.

Первенец компании – автомобиль B1, представляет собой классический среднемоторный двухместный спорткар. Кузов – пространственная рама с навешанными на неё углепластиковыми панелями. В дизайне экстерьера чётко прослеживается идея разделения автомобиля на переднюю и заднюю части, что подчёркивается двухцветной окраской. Также автомобиль выделяют множество отверстий для прохода воздуха и отличная проработка деталей. В салоне акцент сделан на мультимедийную систему автомобиля. На трех идсплеях (один из которых заменяет шиток приборов) отображается всевозможная информация – от изображений с пяти камер наружного наблюдения до навигациии, управления системами автомобиля и воспроизведения всевозможных аудио- и видео-форматов.

11

12

Второй автомобиль компании – B2, выделяется ещё более агрессивным дизайном с чётко выраженным кокпитом и нарочито отдельно закреплёнными крыльями. При его создании дизайнеры вдохновлялись внешним видом советских и российских истребитлей. Агрессии прибавляют детали: сделанные из матового пластика передние и задние воздухозаборники и высоко поднятый сдвоенный выхлоп. Компоновка и конструкция кузова в целом аналогична модели B1, но оптимизированы для серийного выпуска и соответствия европейским нормам. Это первый российский автомобиль, сборка которого будет налажена за границей – на финском заводе Valmet. Полностью переработан дизайн интерьера – он выглядит дороже, улучшена эргономика и мультимедийная

система. Материалы отделки могут быть любыми – всё зависит лишь от фантазии заказчика. В своём проекте я хочу показать, каким может быть семейный автомобиль от Marussia. Прежде всего это подразумевает переосмысление самой концепцции семейного автомобиля в связи с новыми потребностями людей. В этом смысле он будет бескомпромиссным – построенным вокруг внутреннего пространства и занимающий минимум места на дороге. Электрический, не доставляющий проблем с обслуживанием. Ну и конечно своим внешним видом и пропорциями автомобиль должен выделяться в потоке, при этом не вызывать прямых ассоциаций с существующими автомобилями марки.

13

14

15

16

Стиль

17

18

Потенциальных потребителей моего автомобиля можно разделить на две группы: частные и корпоративные. Частные потребители – это люди со средним достатком, которым периодически или постоянно приходится передвигаться по пересечённой местности. Эти люди заботятся об экологии и поэтому им нужен автомобиль, который бережно относится к природе. Корпоративные потребители – это могут быть прокатные или госуларственные организации, для которых экологичность и безопастность автомобиля являются вопросом имиджа.

19

Анализ потребителей

20

Первый потребитель 25-40 лет. Человек творческой профессии или просто тот, кто предпочитает обычной квартире жизнь за городом. Заработок у него довольно высокий, ведь обустройство жизни за городом дороже, чем покупка квартиры. Есть семья, дети и более одного автомобиля.

Ситуация: а) Частный дом расположен в лесу, среди десятка подобных ему. До ближайшего населённого пункта около 20-30 километров, это несколько муниципальных зданий: школа, магазин, больница и, главное, железнодорожная станция. На скоростном поезде до города, где человек работает (200-300 км) можно добраться менее чем за час. Утром владелец приезжает на железнодорожную станцию. При этом, например, можно отвезти детей в школу, а жену в больницу. Потом он пересаживается на поезд, а автомобиль остаётся на стоянке для подзарядки. После полной зарядки автомобиль начинает уже отдавать энергию, которую вырабатывают его солнечные батареи, в сеть. Вечером после работы человек забирает автомобиль со стоянки и едет домой.

21

Расстояние*

20-30 км

От дома до железнодорожной станции

Пассажиры

(

Багаж

)

Владелец, иногда с семьёй

* Здесь и далее имеется в виду расстояние, пройденное автомобилем без подзарядки.

empty + Ручная кладь, удобно положить поближе, в бардачок или под сиденье

22

Ситуация: б) Наступили выходные и семья решила съездить отдохнуть. В зависимости от времени года это может быть выезд на горнолыжный курорт или на ближайшее озеро. Ранним утром автомобиль, загруженный снаряжением и с четырьмя седоками выезжает из дома. До места отдыха ему предстоит проехать около ста километров по грунтовке или асфальту. Летом автомобиль становится центром развлечений – из динамиков играет музыка, в холодильнике лежат напитки и фрукты. Причём энергия аккумуляторов не используется, для таких затрат вполне хватает мощности солнечных батарей. Зимой в автомобиле можно переодеться, погреться и попить горячего чаю.

23

Расстояние

Пассажиры

Багаж

От дома на отдых и обратно

Вся семья

Снаряжение, лежит в багажнике

180-200 км

full

24

Второй потребитель Житель традиционной деревни, 30-60 лет. Человек покупает автомобиль, чтобы ездить каждый день. У него большое подсобное хозяйство – им он и зарабатывает себе на жизнь. Ведь с каждым годом спрос на экологически чистые продукты растёт.

Ситуация: а) Каждый год в городе проводится большая выставкапродажа экологически чистых продуктов. Чтобы увезти с собой всё за раз, автомобиль придётся дополнить прицепом. Тем более что вместе с мёдом и тыквами в город поедут дети – на экскурсию. Так что автомобиль заполнен под завязку, ему предстоит преодолеть 20-30 километров от деревни до основной трассы и ещё 150-200 километров по ней. Заряда аккумуляторов хватит на дорогу до города, а там он зарядится за ночь.

25

Расстояние

Пассажиры

Багаж

От дома до города + по городу

Вся семья

Автомобиль набит под завязку, есть прицеп

200-210 км

full +

26

Ситуация: б) У человека, ведущего своё хозяйство, всегда найдутся дела, особенно осенью. С утра нужно съездить в поле, проконтролировать сбор урожая, потом проверить пастбище, которое находится ещё дальше, километрах в трех. После обеда нужно привезти сено, которое уже просушилось, домой на сеновал. Кстати сын уже подрос, и его пора приучать вести хозяйство, поэтому он тоже был в машине. А вечером можно поехать чуть подальше в лес, чтобы набрать грибов и ягод. Цивилизация вполне уже добралась до деревни, и самые популярные дорожки даже в лесу вполне проходимы даже для легковушки. Но всегда лучше иметь запас проходимости на всякий случай.

27

Расстояние

Пассажиры

Багаж

Вокруг владений

Владелец с сыном

Иногда нужно перевезти что-то не очень чистое в багажнике или взять прицеп

50-60 км

full +

28

Прокатный прогулочный автомобиль Люди приезжают из города и едут кататься по лесу.

Ситуация: В заповеднике есть несколько интересных маршрутов с расставленными на них местами для пикников. Семья, приехав из города берёт автомобиль на прокат на весь день. В автомобиле заняты все четыре места и багажник – там еда для пикника, коврики, мяч и пара воздушных змеев. Можно поехать смотерть на диких животных, а можно просто остановиться в поле или на берегу реки и отдыхать. Хотя территория заповедника огромная, и за раз её не объедешь, и многие семьи, уставшие от городской суеты приезжают сюда регулярно.

29

Расстояние

Пассажиры

Багаж

Прогулка по заповеднику

Вся семья

Набор для пикника, развлечения

20-30 км

50% full

30

Автомобиль для смотрителя леса Закупаются централизованно государством или организацией, используются для объезда наблюдаемой лесной территории.

Ситуация: Лес разделён на несколько участков, и за каждым закреплён лесник, который следит за порядком. Участки довольно большие (до 1000 га), поэтому каждый день можно объехать только часть хозяйства. Но и это немало, около 300-400 км в день. При этом с собой нужно взять некоторые инструменты, запас еды на день, возможно собаку. Для того, чтобы не остаться в лесу без движения в автомобиле должна быть предусмотрена возможность подключения дополнительных аккомуляторов, которые можно разместить в багажнике.

31

Расстояние

Пассажиры

Багаж

Весь день объезжать часть закреплённого участка леса

Лесник с собакой

Инструменты, еда, дополнительные аккомуляторы

300-400 км

full +

32

Вывод из анализа потребителей Исходя из представленных ситуаций можно сформулировать требования к разрабатываемому автомобилю. Прежде всего можно определить величину требуемого запаса хода – анализ ситуаций использования показал, что максимальный пробег до подзарядки составляет около 200 километров (или 400 с дополнительным аккумулятором). Разумно ограничить пробег до 300 километров Требования к вместительности – минимум четыре человека и вместительный багажник, но для этих пассажиров нужно обеспечить возможности подключения дополнительных устройств, и мощную систему климат-контроля. Также нужно предусмотреть место для мелкого багажа, который можно быстро достать. Пол и багажник должны быть отделаны легкомоющимися материалами, возможно предусмотреть сменную обивку сидений. Также автомобилю необходимо обладать повышенной проходимостью, для чего необходим полный привод и мощный двигатель – не менее 150 л. с и 300 Нм. Основная часть потребителей моего проекта – семейные люди, и им небезразлична безопастность автомобиля и его отношение к окружающей среде.

33

34

35

Анализ конкурентов

36

Сравнительная таблица конкурентов На данный момент ниша экологически чистых кроссоверов пустует. На рынке присутствуют либо автомобили с ДВС, либо так называемые лёгкие гибриды (когда электродвигатель лишь помогает основному двигателю при разгоне и заряжается при торможении). При этом всё чаще появляются концепты полностью электрических средств транспорта, и в том числе кроссоверов, что говорит о перспективности этого рынка в будущем. Наиболее близкими конкурентами для моего проекта являются концепты трёх фирм: Mitsubishi PX-MiEV, SsanYong e-XIV и Peugeot HR1. Они схожи по идеологии, но довольно различны по характеру дизайна и технической начинке. Все представленные конкуренты обладают одинаковой вместимостью (4 человека) , приводом (полный) и являются концептуальными разработками с разной степенью готовности к серийному производству.

Название модели Габариты (длина/ширина/ высота/база, мм) Количество дверей/мест Тип трансмиссии, характеристики двигателя* Запас хода, км

37

Mitsubisi PX-MiEV

Peugeot HR1

SsangYong e-XIV

4510/1830/1655/2630

3760/1755/1492/2311

4160/1790/1575/2600

5/4

3/4

3/4

Гибридная, ДВС (116 л.с., 125 Нм) вращает передние колёса, электродвигатель (41/60 л.с. и 100 Нм) – задние

Гибридная, ДВС (110 л.с., 195 Нм) работате в паре с электродвигателем (27/37 л.с., 200 Нм)

Гибридная, ДВС (60 л.с., 94 Нм), работает в паре с электродвигателем (108/120 л.с., 250 Нм)

800

1200

600

*Для электродвигателей через косую черту указана номинальная и пиковая мощность

38

Mitsubishi PX-MiEV Экстерьер Этот концепт был показан в 2009-м году, и совсем недавно Mitsubishi показала следующую версию, PX-MiEV 2, которая, впрочем отличается лишь слегка обновлённым дизайном, нежели техническими характеристиками. Основные темы в дизайне экстерьера PX-MiEV, по словам разработчиков – крепкий, безопасный, простой. Однако автомобиль при этом выглядит лишь немного современнее своих серийных аналогов. Дизайнеры сознательно отказались от традиционных для внедорожников элементов „сурового“ стайлинга. И отдельное спасибо дизайнерам Mitsubishi за то, что прекратили мучить тему „реактивного истребителя“, использованную сперва в оформлении передка Lancer X, а после нелепо перенесенную на Colt и Outlander. Но больше всего в Mitsubishi гордятся начинкой концепта: бензиновый двигатель объемом 1.6 литра вращает передние колеса, и работает в качестве генератора. При движении по мокрой или заснеженной трассе, а также при резких маневрах и ускорениях автоматика

подключает электродвигатель, вращающий задние колеса. Как и серийный компакт Mitsubishi i-MiEV, автомобиль может подзаряжать свои батареи от 100 либо 200-вольтной розетки. Такая схема позволила довести запас хода автомобитля до внушительных 800 километров при полностью заряженном аккомуляторе и полном баке бензина. Помимо силовой установки можно отметить пневматическую подвеску, управляемую электроникой.

39

40

Хорошая работа с разъёмами Устаревающие решения мелких элементов

41

Большой проём багажника Красивые лаконичные поверхности, хорошие пропорции

Элемент стайлинга – ненастоящий фонарь)

42

Интерьер

Неудобный руль – во всех положениях кроме нулевого будет перекрывать приборы

Панель приборов перегружена информацией

43

В отличие от экстерьера, интерьер Mitsubishi весьма концептуален. В глаза бросается приборная панель, которая отделена от центрального тоннеля и в зоне пассажира придвинута к лобовому стеклу, создавая ощущение простора. Интересны сиденья, отделаные светлой пористой кожей, дополнительными отверстиями для вентиляции и встроенными ремнями безопасности. Спокойное и приятное для глаз сочетание материалов – тёмная замша и светлая кожа. В местах хвата на руле и на сиденьях материалы перфорированы для более лучшей вентиляции.

Простые и гармоничные блоки управления нарочито отделены в том числе и материалами – это матовый алюминий и глянцевое небликующее стекло. Тем же алюминием отделаны и дефлекторы обдува. Странным решением выглядит светлый пол – в процессе эксплуатации он будет сильно пачкаться. Из минусов можно отметить итерфейс системы управления функциями автомобиля — она явно перегружена информацией. Да и управлять всеми функциями только касанием порой неудобно, а на ходу даже опасно.

Приборы перемещаются вместе с рулём

Не предусмотрены отсеки для мелких вещей и подстаканники

Светлый пол будет сильно пачкаться

44

Ремни безопасности встроены в кресла Отдельный блок управления функциями для пассажиров

Отверстия для вентиляции Блок управления большой и удобно расположен

45

Панель отделена от центрального тоннеля

46

Peugeot HR1 Экстерьер Создатели не причисляют Peugeot HR1 к какому-либо классу – сообщается, что именно за такой смесью купе, кроссовера и небольшого городского автомобиля стоит будущее многих слоев населения в мегаполисах. Экстерьер HR1 весьма концептуален, и главное отличие от совеременных автомобилей – это пропорции кузова. Компоновка гибридного автомобиля позволяет уменьшить капот, увеличив тем самым место для пассажиров внутри базы. При этом автомобиль получается высоким, так как из соображений снижения центра тяжести аккомуляторы располагаются под полом. Однако за счёт необычной стойки и выштамповки на боковине визуально кажется, что у автомобиля длинный капот, что прибавляет ему изящества. Помимо экспериментов с пропорциями дизайнеры продемонстрировали на примере этого автомобиля новую дизайн-философию бренда. Огорчают разве что не совсем логичные отверстия в переднем и заднем бамперах, хотя для концепта такое намеренное усложнение деталей

вполне приемлемо. То же можно сказать и о единственной двери – наверняка на серийной модели для облегчения посадки сделают традиционные дверные проёмы. Под капотом Peugeot расположен 1,2-литровый трехцилиндровый мотор, обладающий мощностью в 110 лошадиных сил. Он спарен с 37-сильным электродвигателем,в сумме получается около 130 л.с. При этом достигается беспрецендентный запас хода – более 1000 километров.

47

48

Очень хорошая работа с мелкой пластикой, разъёмами и светотехникой Стильная решётка из грубо обработанного алюминия

Необычные пропорции, современная пластика

49

Очень большая погрузочная высота

Чересчур сложные мелкие элементы

50

Интерьер

Дополнительные приборы плохо читаются

Экран интегрирован в приборную панель

Цифры расположены по окружности, стильно

51

Салон Peugeot выглядит ничуть не менее концептуальным, чем внешность. Но в отличие от Mitsubishi в глаза не бросаются аляповатые приборы и панель управления, и главное впечатление производит смелое сочетание материалов и высоко поднятый центральный тоннель, призваный вызвать чувство защищённости у седоков. Той же цели служит и плавно переходящая в двери передняя панель – решение может и не новое, но хорошее. Салон выполнен в довольно мрачных тонах — краснокоричневая и чёрная кожа, глянцевое стекло и матовый

алюминий. Из интересных деталей можно отметить нарочито грубую простёжку кожи и объёмную отделку на сиденьях. Впечатление портит сильно бликующее на солнце стекло на тоннеле – это может быть небезопасно. Интерьер выглядит очень лёгким за счёт висящего в воздухе центрального тоннеля и тонких цельных кресел. Основные недостатки – толстые передние стойки и стильные, но плохо читаемые приборы.

Лаконичный салон, ничего лишнего

Отсутствуют подстаканники

Эффектная строчка кожи

52

При открывании двери почти не занимают места Толстая стойка мешает обзорности

Сквозной центральный тоннель, не связанный с передней панелью

Необычная, но не предполагающая регулировок архитектура кресла

Широкий проход в салон

53

54

SsangYong e-XIV Экстерьер На автошоу в париже 2012-го года дебютировал электрический концепт SsangYong e-XIV, построенный на базе кроссовера XIV-2. Существует также и пятидверная версия, XIV-1, показанная в 2011-м году во Франкфурте. Судя по проработаке концептов корейцы раздумывают о запуске этих автомобилей в серию. От XIV-2 автомобилю полностью досталась архитектура кузова, вплоть до некоторых наружних панелей. Дизайнеры лишь изменили дизайн передка и задней оптики. Настораживает слишком сильный контраст между хорошо проработанными мелкими деталями (разъём капота и фар, оптика, отверстия в передке) и гипертрофированными читыми поверхностями боковины. Крыша концепт-кара выполнена из стекла. В нее встроены 12 солнечных батарей, которые питают бортовую электросеть автомобиля, давая энергию для работы освещения, кондиционера или аудиосистемы.

XIV-2 оснащен гибридной силовой установкой, бензиновый двигатель (60 л.с., 94 Нм), работает в паре с электромо-

тором (108/120 л.с., 250 Нм) питающимся от литий-ионных батарей емкостью 16 кВт. Запас хода концепта составляет 600 км, 80 из которых он может проехать на чистой электротяге. Полная зарядка аккумуляторов занимает 4 часа, функция быстрой подзарядки позволяет пополнить запас энергии за 20 минут.

55

56

Необычное решение передка подчёркивает экологичность автомобиля

Грубый и некрасивый разъём

Хорошие общие пропорции

57

Перед и зад ничего не связывает, как будто от разных автомобилей Многовато хрома, на машине такого класса он ни к чему

Странные, никуда не ведущие отверстия

58

Интерьер

Прозрачная секция у руля улучшает обзорность

Старомодная архитектура салона

59

Интерьер e-XIV такой же, как и у донора, XIV-2. Дизайнеры только изменили материалы и цвет подсветки. В салоне автомобиля расположены четыре ковшеобразных сиденья, между ними проходит довольно массивный центральный тоннель. Во внутренней отделке использовано углеволокно и алюминий. Всё выглядит интересно по формам, но вызывают вопросы несогласованность пластики элементов и никуда не ведущие отверстия внизу центральной консоли и над бардачком. Почти всю центральную консоль автомобиля занимает дисплей,

с помощью которого водитель может в реальном времени следить за дорожной ситуацией и управлять всеми функциями автомобиля, а сверху имеется ещё один маленький дисплей, позволяющий следить за дорожной ситуацией. Также у новинки есть система, позволяющая управлять бортовой электроникой при помощи смартфона. Почему-то вообще не предусмотрены ремни безопасности, а сиденья спроектированы так, что физически не могут иметь никаких регулировок, кроме продольной.

Управление функциями происходит через большой планшетный компьютер

Странный и неудобный разъём бардачка, и снова нет подстаканников Интересная пластика мелких элементов

60

Интересное решение – режимы трансмиссии выбираются тумблерами Управление климатом расположено слишком низко

Чересчур сложная и пёстрая графика интерфейса На глянцевой задней части сидений всегда будут пятна

Дизайн сидений не предполагает никакую регулировку, кроме продольной Вообще не предусмотрены ремни безопасности

61

62

Вывод из анализа конкурентов Все представленные конкуренты очень разные по своей идеологии, и это хорошо с точки зрения свободы выбора. Однако их объединяют некоторые признаки, общие для автомобилей такого класса. Это вместимость (4 человека), наличие багажника, и высокая экологичность. Правда на мой взгляд у этих концептов есть один общий недостаток – все они в той или иной степени похожи на обычные автомобили, хотя развитие технологий и та свобода в проектировании компоновки, которую даёт электрическая трансмиссия позволяют совершенно иначе взглянуть на решение экстерьера. Дальше всего в этом продвинулся Peugeot, автомобиль выглядит очень необычно как снаружи, так и внутри. Но можно продвинутся ещё дальше, спроектировать автомобиль, внешне настолько непохожий на привычные автомобили, что они не будут восприниматься конкурентами. Появится новая ниша и очень важно занять её первым. С точки зрения дизайна салона наиболее интересны для анализа Mitsubishi и Peugeot. Салон SsanYong за исключением мелкой пластики элементов, представляет собой решения сегодняшнего дня и не столь полезен для анализа. Новые технологии позволяют свободнее относиться и к планировке салона, и это прекрасно сказывается на стилистике и удобстве. Предняя панель, не связанная с центральным тоннелем, не только визуально прибавляет салону объёма, но и очень красиво выглядит. К удачным решениям также можно отнести перемещаемые вместе с рулём приборы (Peugeot), панель управления, расположенную прямо под рукой (Mitsubishi) и сиденья, которые необычно выглядят на всех автомобилях, правда, у Peugeot и SsangYong дизайн сидений вообще не преду-

сматривает какие-либо регулировки, кроме продольной. Это тот случай, когда желание поразить человека „концептуальностью“ и красотой перевешивает здравый смысл. Ещё одним примером может служить Mitsubishi, где абсолютно все функции автомобиля управляются сенсорно, да ещё и через явно перегруженный информацией дисплей. Это, конечно необычно и красиво, но на ходу это может быть неудобно, а то и опасно. Для таких важных или часто используемых функций, как регулировка температуры воздуха в салоне, управление фарами и так далее, обязательны отдельные рукоятки, как это сделано на SsangYong, например. Но и там рукоятки сдвинуты в самый низ панели, где ими не очень удобно пользоваться. К слову, из представленных конкурентов только у e-XIV есть бардачок для пассажира, да и вообще непохоже, что создатели концептов думали о том, куда пользователи будут класть свои вещи. Очевидно, что можно и нужно шагнуть дальше, сделать интерьер максимально удобным для пассажиров, не теряя при этом эстетичности, и не занимаясь „дизайном ради дизайна“. Что касается используемых материалов, то лично мне не понравилось, что салоны слишком тёмные, причём не там, где надо: например в салоне Mitsubishi светлый пол и тёмная панель, хотя логичнее было бы сделать пол из более тёмного материала, который легко моется. А в Peugeot и вовсе весь салон отделан тёмными материалами, и выглядит хоть и интересно, но откровенно мрачно.

SsanYong с этой точки зрения выглядит предпочтительнее, у него из светлого материала сделаны только сиденья и нижняя часть передней панели.

63

Итак, чтобы быть конкурентоспособным на рынке, мой автомобиль должен иметь такие же, как у конкурентов, или лучшие показатели по основным эксплутационным характеристикам: вмещать 4-х человек, иметь вместительный багажник, экологически чистый двигатель и запас хода более 300 километров на одном заряде аккомуляторов. При этом он должен выделяться за счёт более современной и концептуальной конструкции и внешности.

концептуальность конструкции 8 6 5 4

дизайн экстерьера 10

8

7

5

9

утилитарность

5 4

Mitsubishi Peugeot SsangYong Marussia

5

5

6

7 8

дизайн интерьера

9

экологичность

64

Стоимость и объём производ Так как представленные конкуренты не являются серийными автомобилями, вывод о конкурентоспособной цене и объёме выпуска можно сделать только по выпускаемым в данный момент автомобилям того же класса. Это такие автомобили, как Land Rover Freelander, Volvo XC60, SsanYong Actyron и Mitsubishi Outlander. Их цена колеблется в пределах от 700 000 до 1 800 000 ¤, а объём выпуска – около 100 000 автомобилей в год. Допустимо сузить диапазон цен снизу – инновационный автомобиль вполне может быть немного дороже своих конкурентов. Также из-за нишевого характера проекта и бренда Marussia в целом ниже будет и темп выпуска. Автомобиль такого класса может стать для Marussia ступенью для выхода на более массовый рынок, однако чтобы сохранить ощущение эксклюзивности производство должно быть мелкосерийным (до 40 000 в год). Итак, предполагаемый объём производства моего проекта составляет 40 000 автомобилей в год при цене от 1 000 000 до 2 000 000 ¤.

дства

65

66

Агрегаты

67

Двигатель Анализ возможных ситуаций использования автомобиля и анализ конкурентов позволил сформировать требования к двигателю и трансмиссии автомобиля: полноприводный электромобиль с двигателем мощностью не менее 150 л. с. и крутящим моментом не менее 300 Нм. Главное преимущество электромобиля – это свобода компоновки агрегатов, и чтобы не проектировать дополнительных механизмов для привода на дополнительную ось для полноприводных автомобилей целесообразней использовать два двигателя. С помощью управляющей электроники можно смоделировать все возможные блокировки и в зависимости от ситуации делать автомобиль передне-, задне- или полноприводным. В своём проекте я использую два двигателя YASA-750 от компании YASA Motors. Его преимуществами является высокая мощность при небольших размерах. А плоская форма позволяет разместить такой двигатель низко, хоть под полом багажника. Суммарная мощность и крутящий момент двух двигателей составляет от 150 л. с. и 800 Нм в штатном режиме до 270 л. с. и 1500 Нм при пиковых нагрузках – этого более чем достаточно.

крутящий момент (Нм)

68

скорость (об/мин)

Вес

25 кг

Мощность

75 л.с.

Пиковая мощность

135 л.с.

Крутящий момент

400 Нм

Пиковый крутящий момент

750 Нм

Эффективность Диапазон скорости

>94% До 2500 об/мин

69

70

Подвеска Для своего проекта я выбрал инновационную схему подвески, разработанную компанией Bose. В основе этой схемы – линейный электродвигатель. Ведь электромоторы делают не только на вращательное движение, но и на поступательное – для обрабатывающих станков с ЧПУ, для перспективных поездов на электромагнитной „подушке”. Мощный линейный электромотор удачно вписывается на место телескопического амортизатора и заменяет собой и его, и пружину, и поперечный стабилизатор. Под контролем процессора на электродвигатель подается напряжение, и на его штоке возникает выталкивающее усилие. Скажем, 375 кг; на 4-х штоках – 1500 кг; то есть, вес легковушки гольф-класса с нормальной нагрузкой. Понятно, что электромагнитная подвеска поддерживают заданную высоту шасси независимо от нагрузки. Кроме того, быстродействующие линейные электромоторы берут на себя и динамическую компенсацию: ограничивают боковой крен автомобиля и поперечные стабилизаторы отпадают – за ненадобностью, а также устраняют продольные «клевки» при разгоне и торможении. Они способны срабатывать более 100 раз в секунду, а процессор контролирует каждый из четырёх блоков индивидуально. Достигается фантастическая плавность хода на покрытиях самого разного качества – при великолепной управляемости автомобиля. Тут на передний план выступает программное обеспечение: степеней свободы множество, возможности необозримы, но чтобы воспользоваться ими, нужно настраивать управляющую электронику. Например, игра угловой жесткостью передней и задней подвески – по раздельности. Скажем, при входе в вираж система программируется так, что машина опирается по

преимуществу на внешнее заднее колесо – и приобретает легкую избыточную поворачиваемость. Охотно заруливаем в поворот, и упор мягко переносится на внешнее переднее колесо. Выходим из виража с чуть-чуть недостаточной поворачиваемостью. Особенно ценно что линейные электромоторы не только берут на себя функции упругих элементов подвески, но и гасят, демпфируют колебания. То есть, работают как амортизаторы – только электрические. При ходе колеса на неровностях линейный электромотор действует уже не

71

как электродвигатель, а в роли линейного альтернатора: поглощает кинетическую энергию, преобразует ее в электрическую – и закачивает бортовую сеть. Это совсем иной принцип гашения колебаний: вместо рассеивания их энергии в атмосфере через греющиеся гидроамортизаторы – рекуперирование ее и запасание в аккумуляторах. Преимущества перед другими схемами подвески заключается в том, что подвеска Bose по-своему решает болезненный вопрос об отборе мощности. Обычная гидравлическая подвеска работает под высоким давлением (около 150 бар), которое поддерживается гидронасосом, отбирающим от двигателя немалую мощность. Выше расход горючего – в конечном счете на обогрев атмосферы. Линейные электромоторы требуют примерно такой же электрической мощности: в высокоактивном режиме новая подвеска расходует в общей сложности 20-25 кВт мощности. Немало, но она и возвращает в сеть 16-20 кВт.

Правда, линейные электромоторы расходуют электричество даже и тогда, когда машина неподвижна. Просто потому, что нужно держать ее вес Но это легко решается применением в схеме торсионов – специально для удержания автомобиля в статичном состоянии. По словам профессиональных водителей, электромагнитная подвеска дает уверенность в полном контроле над автомобилем. А когда автомобиль катится по неровной дороге, активное подавление резких толчков и вибраций заметно повышает плавность хода. Поражает, насколько органично подвеска Bose вписывается в образ перспективного автомобиля с его мощной бортовой электросетью – на тяговых аккумуляторах или водородных топливных элементах. Ему принадлежит обозримое будущее, – и компания Bose безошибочно попадает в ведущие тенденции.

72

Аккумуляторы В своём проекте я использую литий-железо-сульфидные аккумуляторы производства A123 System. Это вторичный химический источник тока в котором анодом является литий-алюминиевый сплав, электролит — сплав хлоридафторида и сульфида лития в матрице из оксида магния (твердый электролит), катод — сульфид железа. Преимущества данного типа аккумуляторов: — Безопасный и прочный корпус, в отличие от оболочек Li-Po аккумуляторов; — Сверхбыстрый заряд (при токе 7C полный заряд за 15 мин); — Очень большой ток отдачи – 60C в рабочем режиме и 132C в кратковременном (до 10-ти секунд); — Малый саморазряд (3 % за 3 года); — Работают на холоде (до -30° С) без потери рабочих свойств; Количество циклов заряд-разряд до потери 20% емкости этого аккумулятора: — при щадящем обращении с частичными разрядами и зарядами — более 8000 циклов.

— при жестком обращении с полными разрядами — около 2000; Аккумулятор позволяет безопасно отдать огромные токи заряда и разряда, что позволяет заряжать аккумуляторы в очень короткие сроки. Сейчас они применяются в устройствах, нуждающихся в крайне быстрой зарядке: шуруповёрты, аккумуляторные дрели, а также в электровелосипедах и тому подобное.

Такие аккумуляторы имеют чуть меньшую удельную емкость, чем литий-полимерный аккумулятор, но зато намного более прочную оболочку (похожую на бытовые пальчиковые аккумуляторы и батарейки). Это преимущество позволяет использовать LiFe в механически более грубых условиях. Теоретический срок хранения до потери 20% емкости этих аккумуляторов — около 15 лет. Для удобства аккумуляторы объединяют в блоки по 30 или 60 штук. Каждый блок индивидуально охлаждается и амортизируется. По рассчётам для обеспечения заданного пробега в 300 км автомобилю требуется девять блоков по 30 элементов в каждом.

Размеры (мм)

7,25/160/227

Вес

496 гр

Ёмкость (минимум)

19,6 Ач

Напряжение

3,3 В

Удельная мощность

2400 Вт/кг

Плотность энергии

247 Втч/Л

Температура работы

от -30 до +55 С°

Температура хранения

от -40 до +60 С°

73

74

Компоновочные решения Интерьер Лёгкие сиденья крепятся на двух направляющих – на полу и на центральном тоннеле, и за счёт этого под ними появляется много места для дополнительного багажа. В автомобиле помещается пять человек. Подушки сидений съёмные – их можно менять для стирки или в целях индивидуализации. Ремни безопастности закреплены прямо на сидениях. Благодаря открытой силовой структуре воздух к пассажирам подаётся изнутри панели, пользователь только выбирает направление на экране управления климатической установкой, таким образом достигается более равномерное распространение воздуха.

Силовая структура

Место для багажа под сиденьями

75

Сиденья крепятся к полу и центральному тоннелю и перемещаются по направляющим

Ремни безопасности

Отдельные подушки сидений

76

Экстерьер Экстерьер строится вокруг проставнства внутри салона, и благодаря меньшим габаритам двигателя и свободы при его размещении компоновка автомобиля разительно отличается от привычной. При таком же объёме жизненного пространства автомобиль получается значительно короче и ниже, что улучшает манёвренность, также снижает вес автомобиля и удешевляет его конструкцию. На данной схеме представлено сравнение моего проекта и автомобиля той же вместимости из текущего модельного ряда компании Volvo (автомобили совмещены по центру колёсной базы). Автомобиль получается на семьдесят сантиметров короче и на пятнадцать сантиметров ниже при более вольготной посадке задних пассажиров и схожем объёме багажника. Как показал анализ исследований, в автомобиле большую часть времени проводит один-два человека, поэтому я счел целесообразным сделать в автомобиле по одной двери с каждой стороны – это упрощает и удешевляет конструкцию. Кузов получается более лёгким и прочным, а чтобы пассажирам было проще садится в машину боковая дверь сдвигается назад и вверх, открывая широкий проход. На крыше автомобиля предусмотрены выступы, отделанные нескользящимм материалом и специальные ленты, которыми удобно фиксировать багаж на крыше. в задней части крыши находятся катушки, которые затягивают ленты или убирают их совсем. Стекло двери разделено на две части – нижняя опускается вниз, а верхняя открывается вверх. Таким образом можно выполнять все обычные операции с открытим стеклом, но при движении ветер не бьёт в лицо водителю.

LiFePo4 аккумуляторы от A123 Systems Два двигателя YASA-750 и дифференциал Quaife

Электромагнитная подвеска Bose

77

78

Верхнее стекло поднимается на газовом упоре

79

Широкий проход в салон

80

Каналы для прохода воздуха

Воздухозаборники для кондиционера и охлаждения двигателя

Багажные ленты

Нескользящий материал

81

82

Компоновка

83

84

Технологии и материалы

85

86

Разработка конструкции Кузов внедорожника должен быть достаточно прочным и жестким, чтобы обеспечивать безболезненное преодолдение препятствий и необходимую безопасность. Также важен малый вес силовой конструкции – чтобы обеспечить наилучшую динамику и экономичность, а также компенсировать большой вес аккумуляторных батарей. При разработке силовой структуры кузова, каркаса сидений и приборной панели применяется инновационный метод, основаный на компьютерном моделировании. Специальная программа просчитывает нагрузки и выстраивает очень прочную и лёгкую структуру наподобие органической – примером может служить строение костей. Материал, из которого изготавливается кузов – пластик с интергированным металлическим каркасом. Сначала станок выращивает из металла каркас кузова, а затем поверх металла наращивается пластик. Получается очень лёгкая и прочная конструкция, требующая лишь небольшой доводки – ведь пластик покрашен в массе.

Компьютерная модель

87

Структура кости под микроскопом

88

Технологии быстрого прототипирования в автомобилестроении Быстрое прототипирование (RP – rapid prototyping) – это процесс послойного синтеза макета по компьютерной модели изделия. Современный прототип позволяет не только оценить внешний вид детали, но и проверить элементы конструкции, провести необходимые испытания, изготовить мастер-модель для последующего литья. Использование RP-технологий в прототипировании способно на 50 - 80% сократить сроки подготовки производства, практически полностью исключить длительный и трудоемкий этап изготовления опытных образцов вручную или на станках с ЧПУ. Принципиальная схема всех установок прототипирования одинакова: на рабочий стол, элеватор установки, наносится тонкий слой материала, воспроизводящего первое сечение изделия, затем элеватор смещается вниз на один шаг и наносится следующий слой. Так слой за слоем воспроизводится полный набор сечений модели повторяя форму требуемого изделия. При этом на некотором слое может оказаться, что отдельные элементы «повисают» в воздухе, поскольку они должны крепиться к верхним слоям. Чтобы избежать такой проблемы, 3D модель предварительно подготавливается, в ней строится система поддержек на каждый такой элемент. Новейшие технологии прототипирования позволяют изгтовить не просто прототипы изделий, но и полнофункциональные детали, которые могут быть использованы

сразу. Для моего проекта наиболее актуальна технология, которая позволяет изготавливать детали из металла – SLS или EMB. SLS (Selective Laser Sintering - лазерное спекание порошковых материалов). В качестве рабочего материала используются порошковый пластик, металл или керамика, близкие по свойствам к конструкционным маркам. На поверхность наносится тонкий слой порошка, который затем спекается лазерным лучом, формируя твердую массу, соответствующую сечению 3D-модели и определяющую геометрию детали. Прототипы обладают хорошими механическими свойствами, могут быть использованы для создания полнофункциональных изделий. Электронно-лучевая плавка (Electron Beam Melting, EBM) — аналогична технологии SLS, только здесь объект формируется путем плавления металлического порошка электронным лучом в вакууме. Вакуум позволяет сохранить химический состав металлов и получить великолепный результат при изготовлении деталей из реакционных материалов таких, как титановые сплавы. Высокая энергия электронного пучка позволяет добиться высоко скорости наплавки и выровнять температурное распределение по детали, что позволяет получить полностью сплавленный метал с высокими механическими и физическими свойствами. Финишная обработка может быть произведена любым традиционным способом, таким как высо-

89

80 коскоростная фрезеровка, токарная обработка, шлифовка, электроэрозионная обработка и пр. Технология подразумевает короткий период освоения по сравнению с традиционными технологиями производства. Кроме того, она позволяет разрабатывать новые конструкторские решения благодаря возможности изготовления деталей с практически любой геометрией. Применяемые материалы: Титан и титановые сплавы: cp-Titanium; Ti Al6 Nb 7; Ti Al6 V4 и др. Инструментальная и нержавеющая сталь: 1.2709; 1.2344 (H 13); M333; 1.4404 (316L); 1.4410; 1.4542 (17-4PH) и др. Алюминиевые сплавы: Al Si12; Al Si10 Mg; AlSi7Mg; AlSi9Cu3; AlMg4,5Mn0,4 Кобальт-хром: CoCr ASTM F75 Жаропрочные сплавы: Inconel 625; Inconel 718; Inconel НХ (2.4665)

Схема работы SLS-установки Системы открыты для применения других материалов, имеется специальное программное обеспечение для тестирования новых материалов и подбора оптимальных режимов.

90

Уникальность технологии не только в высоких технических характеристиках получаемых изделий, но и том, что она позволяет конструктору применить такие конструктивные решения, которые ранее являлись технически не выполнимыми. На этой машине могут быть созданы изделия, которые в принципе невозможно изготовить традиционными технологиями. Детали, изготовленные таким методом, не нуждаются в дополнительной обработке и могут быть сразу использованы. А возможность применения высокопрочных сплавов говорит о том, что выращенной вполне может быть и силовая структура кузова. Сейчас главные ограничители для применения этой технологии в серийном производстве – это цена прототипа и скорость его изготовления. Как и любая новая технология, сейчас она применяется в областях, где скорость и цена не так важны, как функциональные преимущества – это производительные вычислительные системы, аэрокосмическая и военная отрасли. С развитием технологии эти недостатки будут нивелироваться и её преимущества – а именно возможность очень точного прогнозирования конечных свойств изделия, экономия материала и отсутствие ограничений по форме выйдут на передний план.

Сверху – деталь, изготовленная традиционным методом, а снизу, выращенная по методу SLS. Сделать такую деталь цельной (а любое соединение – это потеря прочности) можно только с помощью быстрого прототипирования. А отсутствие ограничений технологии позволило спроектировать деталь из того же материала в полтора раза легче и в два раза прочнее.

91

92

Сенсорные технологии

Порядок сборки деталей салона

Управление второстепенными функциями перенесено на сенсорный экран, это позволяет избавится от огромного количества кнопок . Простой и удобный интерфейс поможет быстро настроить климат контроль или мультимедийную систему. Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах, но наиболее надежным, является проекционно-ёмкостные сенсорные экраны. Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана: На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение). Прозрачность таких экранов достигает 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Многие модели реагируют на руку в перчатке. В современных моделях конструкторы добились очень высокой точности.

Прежде всего на каркас кузова под внешними облицовками прокладывается звуко-, вибро- и теплоизолирующий материал. В пол монтируются релинги из алюминия. Передняя панель. Сложная пластиковая отливка, которая является основой. Центральный тоннель сделан заодно с несущим кузовом, на нём закреплён экран управления дополнительными функциями. Обивки внутренних панелей кузова. Облицовочные панели крепятся либо при помощи защелок, болтов, используется только скрытый крепеж, тех в местах где его не будет заметно, клеевые соединения используются реже так как почти все панели салона должны быть съемными. Обивка другими материалами: крепление на клею, материал кроится и сшивается. Декоративная облицовка алюминиевыми пластинами: крепление на клею, либо на защелках. Сидения состоят из пластикового каркаса, и подушек. Всё электрооборудование (электроприводы для регулировок, вентиляторы для обдува, проводка) находится в накладных подушках, набивочный материал пенополиуретан, по площади сидения имеет разную плотность более мягкий в середине и жесткий по бокам для поддержки. Сиденья прежде чем отправиться на сборочную линию техники испытывают их в звуконепроницаемой камере, чтобы убедится что нет ни скрипов, ни треска. Затем их устанавливают.

93

Отделка салона Концепция автомобиля предполагает, что при его изготовлении окружающей среде будет нанесён минимальный вред, поэтому из материалов отделки исключена кожа – современные синтетические материалы ничуть не уступают ей по характеристикам. Предлагаются различные фактуры пластика и отделка деталей алюминием

Пластик

Алюминий

Обивка сидений, ткань или имитация

94

Демонстрационные рисунки Интерьер

95

96

Экстерьер

97

98

99

100

101

102

103