Транспортное средство

• Старейшие лодки, найденные в ходе археологических раскопок, были построены 7000—9000 лет назад^[3][4][5][6].
• Старейшее морское судно, построенное 7000 лет назад, было найдено в Кувейте^[7].
• Лодки использовались в 4000—3000 гг. до н. э. в Шумере^[8], Древнем Египте^[9] и Индийском Океане^[8].
• Первые повозки, приводимые в движение тягловой силой животного (осла), появились около 3000—4000 лет до н. э.^[10]
• Самые первые транспортные средства, которые передвигались по направляющим элементам, использовались на древнегреческом диолке (предшественник железной дороги). Он имел протяжённость от 6 до 8,5 км и проходил через Коринфский перешеек^{[11][12][13][14][15]}. Повозки, которые тащили люди и животные, двигались в пазах, сделанных в известняке, которые создавали подобие рельсового пути и не давали повозкам отклоняться от необходимой траектории движения^[15].
• В 200 г. до н. э. Ма Цзюн построил колесницу, указывающую на юг, которая являлась первым транспортным средством, имевшим систему навигации^[16].
• В Повести временных лет описывается, как русский князь Вещий Олег изобретает первое самодвижущееся колёсное транспортное средство, движущиеся по земле и приводимое в движение силой ветра, что было невиданным чудом в те времена: В год 6415 (907) Пошёл Олег на греков, оставив Игоря в Киеве; И повелел Олег своим воинам сделать колёса и поставить на колёса корабли. И когда подул попутный ветер, подняли они в поле паруса и пошли к городу. Греки же, увидев это, испугались и сказали, послав к Олегу: «Не губи города, дадим тебе дань, какую захочешь»^[17].
• Железные дороги стали появляться в Европе после Тёмных веков. Самым первым упоминанием о железной дороге является витраж в окне Фрайбургского мюнстера, датируемый примерно 1350 г.^[18]
• В 1515 г. кардинал Маттеус Ланг составил описание Райзцуга — тайного фуникулёра, использующегося в замке Хоэнзальцбург в Австрии. Вагоны фуникулёра передвигались по деревянным рельсам, которые при помощи конопляных верёвок и топчака тянули люди и животные^[19][20].
• В 1769 г. Николя-Жозеф Куньо построил паровой автомобиль для Французской армии. Считается, что Куньо был первым, кто использовал механический двигатель для приведения в движение самоходного транспортного средства (артиллерийского тягача). Однако в настоящее время существует теория, что Фернан Вербьес, член Иезуитской миссии в Китае, построил автомобиль раньше Куньо — в 1762 г.
• В 80-е гг. XVIII в. Иван Кулибин создал трёхколёсный механический экипаж с педальным приводом. В нём впервые были использованы узлы, используемые и по сегодняшний день: маховик, механический тормоз, коробка передач и подшипники. К сожалению, дальнейшее развитие этот экипаж не получил^[21].
• В 1783 г. братья Монгольфье запустили первый аэростат.
• В 1801 г. Ричард Тревитик построил первый паровоз и кольцевую железную дорогу, для демонстрации его работы. Однако паровоз не мог поддерживать необходимое давление пара в течение длительного времени, и поэтому имел мало практической пользы.
• В 1801 г. немецкий барон Карл Дрез создал первый самокат, который он прозвал «машиной для ходьбы». Это транспортное средство считается прародителем велосипедов и мотоциклов^[22].
• В 1885 г. Карл-Вильгельм Отто Лилиенталь начал проводить аэродинамические эксперименты с первыми летательными аппаратами — самодельными планёрами.
• В 1903 г. Братья Райт запустили первый оснащённый двигателем управляемый самолёт.
• В 1907 г. состоялся первый управляемый полёт вертолёта с пилотом Полем Корню^[23].
• В 1928 г. был запущен первый автомобиль с реактивным двигателем Opel-RAK. 1
• В 1929 г. был запущен первый планёр с реактивным двигателем Opel RAK.1
• В 1961 г. космический корабль Восток-1 осуществил доставку первого человека (Юрия Гагарина) в космос.
• В 1969 г. Программа Аполлон произвела посадку первого управляемого космического корабля на Луне.
• В 2010 г. количество эксплуатируемых транспортных средств во всем мире превышает 1 млрд. Примерно по 1 на каждых 7 человек^[24].

Для приведения транспортного средства в движение необходим источник энергии. Необходимая энергия может быть получена различными способами, например, из окружающей среды: сила ветра для парусников, солнечная энергия для электромобилей или трамваев. Энергия может также храниться в различных формах, откуда она может быть получена при необходимости, в этом случае важными критериями являются объём, заряд и мощность используемого средства хранения энергии.

Широко распространённым видом источника энергии является топливо. Двигатели внешнего сгорания могут использовать в качестве топлива практически все горючие вещества, в то время как двигатели внутреннего сгорания и реактивные двигатели конструируются под конкретный тип топлива: бензин, керосин, дизельное топливо или этанол.

Другим распространённым видом источника энергии является батарея. Аккумуляторы имеют преимущество в том, что могут иметь различный объём и мощность, являются экологически чистыми, просты в установке и обслуживании. Батареи также способствовали распространению электродвигателей, которые имеют свои преимущества. С другой стороны, аккумуляторы имеют низкую плотность энергии, короткий срок службы, низкую производительность при экстремальных температурах, долгое время зарядки и трудности с утилизацией (хотя обычно их перерабатывают). Как и топливо, аккумуляторы накапливают энергию химическим способом и при несчастном случае могут вызвать ожоги и отравление^[25]. Батареи также теряют свою эффективность с течением времени^[26]. Для экономии времени, затрачиваемой на зарядку, разряженные батареи возможно заменять на заряженные^[27], однако это влечёт за собой дополнительные затраты на оборудование и может быть непрактичным при использовании больших батарей. Кроме того, аккумуляторы должны быть стандартизированы для того, чтобы было просто произвести быструю замену. С батареями схожи топливные элементы, поскольку получение электрической энергии из них происходит также путём преобразования химической энергии. Они имеют свои преимущества и недостатки.

Контактные рельс и сеть являются источником электрической энергии для поездов метро, электропоездов на железной дороге, трамваев и троллейбусов.

Сфера применения солнечной энергии в транспортных средствах в настоящее время развивается. Первые транспортные средства на фотоэлементах были построены и успешно испытаны, в том числе NASA Pathfinder — питающийся от солнечных батарей самолёт.

Атомная энергия является особой формой хранения энергии, и в настоящее время используется только в больших судах и подводных лодках, в основном военных. Ядерная энергия может быть высвобождена при помощи ядерного реактора, ядерной батареи, либо многократной детонации ядерных бомб. Сферу применения ядерной энергии на транспортных средствах в течение длительного времени пытаются расширить, например, проводились эксперименты с атомными самолётами Ту-119 и Convair X-6.

Необходимая для приведения транспортного средства в движение энергия берётся из источника энергии и потребляется одним или несколькими моторами (двигателями)^[28].

Большинство транспортных средств оснащены двигателями внутреннего сгорания, поскольку они достаточно дёшевы, просты в обслуживании, надёжны, безопасны и имеют небольшие размеры. Так как двигатели внутреннего сгорания сжигают топливо постепенно, то они позволяют преодолевать большие расстояния, но при этом непрерывно загрязняют окружающую среду. С двигателями внутреннего сгорания связаны двигатели внешнего сгорания. Примером последних могут служить паровые двигатели. Помимо топлива, паровые двигатели также нуждаются в воде, что делает их непрактичными для ряда целей. Паровым двигателям также необходимо определённое время, чтобы набрать необходимую для начала движения температуру, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которых могут начать приводить транспортное средство в движение сразу после подачи топлива и его воспламенения, хотя это не рекомендуется производить в холодных условиях. Так же паровые двигатели при сжигании угля выбрасывают в атмосферу соединения серы, которые приводят к вредным кислотным дождям^[29].

Обычные двигатели внутреннего сгорания имеют прерывистый принцип работы, поэтому в авиации они были заменены реактивными двигателями и газовыми турбинами, которые также относятся к разряду двигателей внутреннего сгорания, но имеют непрерывный принцип работы. Реактивные двигатели легче и, в частности, при использовании на самолётах, эффективнее. С другой стороны, они стоят дороже и требуют более тщательного ухода. Они также получают повреждения от попадания посторонних предметов внутрь и выбрасывают выхлопы с очень большой температурой. Железнодорожные локомотивы, использующие в качестве двигателя турбины, называют газотурбовозами. Примерами наземных транспортных средств, использующих газотурбинные двигатели, могут служить танки Абрамс и Т-80, мотоцикл MTT Turbine Superbike и лайнер Celebrity Millenium. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель во многом похож на газотурбинный двигатель, но он почти не имеет движущихся частей. По этой причине он был очень привлекательным для дизайнеров автомобилей в прошлом, однако издаваемый им шум, тепло, и неэффективность привели к отказу от его использования. Историческим примером применения пульсирующего двигателя были крылатые ракеты Фау-1. Детонационные пульсирующие воздушно-реактивные двигатели до сих пор иногда используется в любительских экспериментах. С появлением современных технологий детонационные импульсные двигатели были применены на практике, примером можно считать успешное испытание самолёта Rutan VariEze. Несмотря на то, что двигатель с импульсной детонаций является гораздо эффективнее реактивных и газотурбинных двигателей, он всё ещё имеет недостатки из-за экстремальных уровней шума и вибрации. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели тоже имеют мало подвижных частей, но они хорошо функционируют только при высоких скоростях, поэтому их использование ограничено несущими винтами вертолётов и сверхзвуковыми самолётами, такими как Lockheed SR-71^[30][31].

Ракетные двигатели используются в основном на ракета-носителях, ракетных санях и экспериментальных самолётах. Ракетные двигатели являются самыми мощными. Самое тяжёлое транспортное средство, из поднимавшихся когда-либо с поверхности Земли: ракета Сатурн-5 была оснащена пятью ракетными двигателями F-1 общей мощностью в 180 000 000 лошадиных сил (134 МВт)^[32]. Ракетные двигатели имеют достаточно простую конструкцию и используют для работы только топливо и катализатор, например перекись водорода^[33]. Это делает их привлекательными для использования в необычных транспортных средствах, таких как реактивные ранцы. Несмотря на свою простоту, ракетные двигатели зачастую опасны и подвержены взрывам. Используемые в настоящее время разновидности ракетного топлива огнеопасны, ядовиты, едки и криогенны. Данный вид двигателей страдает от низкой эффективности. Перечисленные недостатки ракетных двигателей привели к тому, что их используют только в случае крайней необходимости.

Электродвигатели используются в электромобилях, электрических велосипедах , электрических скутерах, маломерных судах, метро, поездах, троллейбусах, трамваях и экспериментальных самолётах. Электродвигатели очень эффективны, их КПД может составлять более 90 %^[34]. Производимые в настоящее время электродвигатели достаточно мощные, надёжные и имеют низкие эксплуатационные расходы, так же могут иметь различные размеры. Электродвигатели способны работать в большом диапазоне скоростей и моментов без наличия коробки передач (хотя для осуществления этого требуется больше, чем один двигатель). Использование электродвигателей для приведения транспортных средств в движение ограничивается главным образом трудностью получения постоянного источника электроэнергии необходимой величины.

Пневматические двигатели используются на транспортных средствах экспериментально (например, в воздухомобилях). Они простые, эффективные, безопасные, дешёвые, надёжные и работают в различных условиях. Одна из трудностей, возникающая при работе пневматических двигателей, — это охлаждающий эффект расширения газа, что приводит к замерзанию двигателя, а использовать подогрев проблематично^[35]. Охлаждающий эффект, однако, возможно использовать как систему кондиционирования. Эффективность пневматического двигателя падает при уменьшении давления газа.

Ионные двигатели используются на некоторых спутниках и космических аппаратах. Они эффективны только в вакууме, что ограничивает их использование только космическим пространством. Ионные двигатели работают от электроэнергии, но они также нуждаются в топливе, таком как цезий или ксенон^[36]. Ионные двигатели позволяют разогнать космический аппарат до очень высоких скоростей, используя относительно мало топлива. Большинство ионных двигателей, эксплуатируемых сегодня, имеют небольшое ускорение^[37].

Механическая энергия, которую производят двигатели для приведения транспортного средства в движение, должна быть преобразована в механическую работу, что производится посредством колёс, винтов, сопел и аналогичных средств.

Помимо преобразования механической энергии в движение, колёса позволяют транспортному средству катиться по поверхности, за исключением транспортных средств, которые передвигаются, удерживаясь за рельсы^[38]. Колесо — это очень древнее изобретение, обнаруженные его образцы созданы более чем 5000 лет назад^[39]. Колёса используются во множестве транспортных средств: автомобилях, бронетранспортёрах, вездеходах, самолётах, поездах, скейтбордах, тачках и др.

Сопла используются в сочетании с практически всеми используемыми реактивными двигателями^[40]. Примерами транспортных средств, имеющих сопла, являются реактивные самолёты, ракеты и гидроциклы. Большинство сопел имеют форму конуса или колокола^[40], некоторые необычные проекты имеют вид клина. Существуют нематериальные конструкции сопел, к ним можно отнести сопло, представляющее собой электромагнитное поле ионного двигателя^[41].

Транспортное средство — устройство, предназначенное для перевозки по дорогам людей, грузов или оборудования, установленного на нём (статья 2 Федерального закона от 10.12.1995 N 196-ФЗ «О безопасности дорожного движения»)

"Под транспортными средствами в главе 12 КоАП РФ понимаются:

• подлежащие государственной регистрации автомототранспортные средства с рабочим объёмом двигателя внутреннего сгорания более 50 кубических сантиметров и максимальной конструктивной скоростью более 50 километров в час,
• подлежащие государственной регистрации автомототранспортные средства с максимальной мощностью электродвигателя более 4 киловатт и максимальной конструктивной скоростью более 50 километров в час,
• подлежащие государственной регистрации прицепы к указанным автомототранспортным средствам,
• трактора, самоходные дорожно-строительные и иные самоходные машины,
• транспортные средства, на управление которыми в соответствии с законодательством Российской Федерации о безопасности дорожного движения предоставляется специальное право (например, мопед). Примеры транспортных средств

Транспортные средства (В пункте 11 статьи 1 Закона от 09.02.2007 N 16-ФЗ «О транспортной безопасности» приведено определение понятия «транспортное средство», и виды транспортных средств)(- устройства, предназначенные для перевозки физических лиц, грузов, багажа, ручной клади, личных вещей, животных или оборудования, установленных на указанных транспортных средствах устройств, в значениях, определённых транспортными кодексами и уставами, и включающие в себя:

а) транспортные средства автомобильного транспорта, используемые для регулярной перевозки пассажиров и багажа или перевозки пассажиров и багажа по заказу либо используемые для перевозки опасных грузов, на осуществление которой требуется специальное разрешение;

б) воздушные суда коммерческой гражданской авиации;

в) воздушные суда авиации общего назначения, определяемые Правительством Российской Федерации по представлению федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере транспорта, согласованному с федеральным органом исполнительной власти в области обеспечения безопасности Российской Федерации, федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере внутренних дел;

г) суда, используемые в целях торгового мореплавания (морские суда), за исключением прогулочных судов, спортивных парусных судов, а также искусственных установок и сооружений, которые созданы на основе морских плавучих платформ и особенности защиты которых от актов незаконного вмешательства устанавливаются в соответствии со статьёй 12.3 настоящего Федерального закона;

д) суда, используемые на внутренних водных путях для перевозки пассажиров, за исключением прогулочных судов, спортивных парусных судов, и (или) для перевозки грузов повышенной опасности, допускаемых к перевозке по специальным разрешениям в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации по представлению федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере транспорта, согласованному с федеральным органом исполнительной власти в области обеспечения безопасности Российской Федерации, федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере внутренних дел;

е) железнодорожный подвижной состав, осуществляющий перевозку пассажиров и (или) грузов повышенной опасности, допускаемых к перевозке по специальным разрешениям в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации по представлению федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере транспорта, согласованному с федеральным органом исполнительной власти в области обеспечения безопасности Российской Федерации, федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере внутренних дел;

ж) транспортные средства городского наземного электрического транспорта.