Jaguar C-X75
جدای از خصوصیات مشترک بین پلاگین هایبریدها که به عقیدۀ بعضی ها خودروها کسل کننده ای هستند(بودند!) یعنی بکار گیری از موتور های الکتریکی کم سر و صدا که در این جاگوار برای هر چرخ یک موتور الکتریکی مجزا وجود دارد و این یعنی این سوپر اسپرت 4 چرخ متحرک است که برای آن مزیت بالایی در برخی زمینه ها از جمله هندلینگ بهتر ، شتاب گیریه بهتر و ... به همراه دارد زیرا استفاده از 4 موتور الکتریکی مجزا و در نتیجه عدم استفاده از میل گاردن و دیفرانسیل علاوه بر کاهش وزن باعث شده طراحان با راحتی و آزادی عمل بیشتری روی زیر بندی آن کار کنند (نیروی هر موتور الکتریکی برای یک چرخ 195 hp و جمعاً به قدرت 780~ hp و حدکثر 1600 نیوتن متر تورک) ، همچنین کمتر محصولی در رسته سوپر اسپرت از آنها دیده ایم که معرفی شوند و هر گاه که یاد خودروی های هیبریدی با هر درجه ای از هیبرادیسیون ( Full Hybrids ، Mild Hybrids و یا Plug-in hybrid ) میوفتیم عموماً اتومبیلی در جرگه ون ها یا وانتها یا هاچ بک های کوچک و در کل یک ماشین خوانوادگی و مصرفی برایمان تصویر میشود نه یک سوپر اسپرت هیجان آور با شتاب و تاپ اسپید بالا ... ، اما اصل ماجرا و تفاوت اصلی این جاگوار سوپر اسپرت با اسلاف خود از اینجا شروع میشود که متوجه میشوید جاگوار برای منبع دیگر تولید نیرو (برای شارژ باطری ها) به جای استفاده از یک موتور چهار زمانه رفت و برگشتیِ معمول بین این نوع محصولات با سوخت های دیزلی یا بنزینی ، از گونۀ دیگری از موتور های احتراق درونسوز یعنی نوعی از توربین های گازی (معروف به ماکرو توربین یا توربو ژنراتور یا ماکرو جت) استفاده کرده است ...
موتور های جت هم نوعی توربین های گاز هستند لذا اگر آشنایی با توربین های گاز ندارید و یا کمتر نام آنها را شنیده اید حتماً نام موتور های جت را شنیده اید .
ابتدا ببینیم اصلاً توربین گاز چیست و ساز و کار آن به صورت خیلی ساده و مختصر چگونه است ؟
توربین گاز یک ماشین دوار است که بر اساس انرژی گازهای ناشی از احتراق کار میکند ،
هر توربین گاز شامل یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترق‌کردن آن و یک توربین برای تبدیل کردن انرژی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است ،
بخشی از انرژی مکانیکی تولیدشده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است ژنراتور برق را بچرخاند (توربوژنراتور)، به هوا سرعت دهد (توربوجت و توربوفن) و یا مستقیماً (یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده) به همان صورت مصرف شود (توربوشفت، توربوپراپ و توربوفن).
چرخهٔ برایتون (Brayton Cycle) یک چرخه ترمودینامیکی است که پایهٔ کار توربین‌های گاز و موتورهای جت است:
چرخهٔ برایتون در حالت واقعی، از چهار فرآیند به شرح زیر تشکیل شده است:
- فشرده شدن هوا به صورت بی‌دررو در کمپرسور(// فرآیند بی دررو فرآیندی است که در طول مدت زمان انجام واکنش، گرما بین سیستم و محیط مبادله نمی‌شود//).
- احتراق هوا به صورت هم‌فشار در محفظهٔ احتراق.
- انبساط هوا به صورت بی‌دررو در توربین.
- انتقال حرارت گازهای خروجی توربین به محیط به صورت هم‌فشار.
- فشرده شدن هوا به صورت بی‌دررو در کمپرسور(// فرآیند بی دررو فرآیندی است که در طول مدت زمان انجام واکنش، گرما بین سیستم و محیط مبادله نمی‌شود//).
- احتراق هوا به صورت هم‌فشار در محفظهٔ احتراق.
- انبساط هوا به صورت بی‌دررو در توربین.
- انتقال حرارت گازهای خروجی توربین به محیط به صورت هم‌فشار.
در ادامه به این سوال میپردازم که با توجه به اینکه چند دهه از معرفی توربین های گازی میگذرد و در صنعت های دیگری مانند صنعت هواپیما از آن با وسعت زیادی استفاده میشود چرا تا به حال از توربین های گازی در صنعت خودرو سازی کمتر شنیده ایم و به صورت یک محصول تولید انبوه از آنها استفاده نشده ؟
برای پاسخ به سوال کلی بالا به چند بخش میپردازم ، ابتدا مزایا و معایب توربین‌های گازی را مورد بررسی قرار میدهیم و سپس از نتایج حاصل به جزئیات بیشتری در این باره اشاره میکنم :
برای پاسخ به سوال کلی بالا به چند بخش میپردازم ، ابتدا مزایا و معایب توربین‌های گازی را مورد بررسی قرار میدهیم و سپس از نتایج حاصل به جزئیات بیشتری در این باره اشاره میکنم :
*مزایای توربین‌های گاز :
- نسبت توان به وزن بسیار زیاد: توربین‌های گاز نسبت به موتورهای رفت و برگشتی با توان یکسان، کوچک‌ترند،
- ارتعاش کمتر: به دلیل حرکت در یک جهت ارتعاش توربین‌های گاز از موتورهای رفت و برگشتی کمتر است،
- بخش‌های متحرک کمتر از موتورهای رفت و برگشتی،
- هزینهٔ روغنکاری کمتر،
*معایب توربین‌های گاز :
- گران‌بودن
- دمای کاری زیاد،
- راندمان کمتر نسبت به موتورهای رفت و برگشتی در حالت بی‌باری،
- زمان راه‌اندازی طولانی،
- کارکرد نامناسب در شرایط نوسان بار،
توربین های گاز اغلب بر روی کشتی ها ، لوکوموتیوها ، هلیکوپتر ها ، تانک ها ، مورد استفاده قرار گرفته اما در مقابل به میزان خیلی کمتر از آن ، در اتومبیل ، اتوبوس ، و وسایل نقلیه اینچنینی استفاده شده ،
مزیت کلیدی موتور های جت و توربو پراپ* برای نیروی محرکه هواپیما عملکرد فوق العاده آنها در ارتفاع بالا در مقایسه با موتورهای پیستونی است ، بعلاوه نسبت قدرت به وزن خوب در آنها به نسبت موتور های پیستونی برای هواپیما خیلی حیاتی و مهم است ...
(//* = Turboprop نوعی موتور توربینی گازی است که در آن از گردش محور توربین برای گرداندن ملخ و ایجاد پیش رانش استفاده میشود ، این موتورها بیشتر در هواپیماهای مسافری کوچک و هواپیماهای ترابری نظامی به‌کار می‌روند//)
توربین های گاز یک موتور بسیار قدرتمند را در یک پکیج بسیار کوچک و سبک ارائه میکنند ، اما از طرفی در مقایسۀ توربین های گاز با موتور های پیستونی کوچک باید گفت که توربین های گاز در طیف گسترده ای از RPM ها و ارائه قدرت مورد نیاز تحت شرایط مختلف که برای وسایل نقلیه ای مثل اتومبیل و اتوبوس خیلی کاربردی است ، به مانند موتور های پیستونی جوابگو و کارا نیستند . این موضوع کمی من را به یاد منطق فازی در علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی می اندازد ، در این منطق ، مجموعه دو عضوی {0و1} تبدیل به بازۀ 0 تا 1 میشود ، یعنی عنوان میشود که بین 0 و 1 انتخاب های زیادی وجود دارد و فقط حالت های صرف 0 یا صرف 1 وجود ندارد .
از این جهت استفاده از توربین های گازی مستقیماً به عنوان تنها موتور تامین کننده نیروی مکانیکی برای به حرکت در آوردن اتومبیل ها شامل مشکلاتی که ذکر شد میشود ،مضاف بر آن کاهش بازده ، تاخیر بین باز شدن دریچۀ گلوگاه بنزین و شتاب گیری ، و سر و صدای بالا توربین ها از جمله دیگر مشکلاتی بودند که سر راه بکار گیری آنها در خودروها وجود داشتند ، در نتیجه تقریباً میتوان گفت اکثر کمپانی ها به سرمایه گذاری و تحقیق در این زمینه بی میل بودند و بجز چند کمپانی امریکایی و انگلیسی کمپانی دیگری پیگیر ادامۀ روند رو به پیشرفت در این زمینه نبودند ، کمپانی روور انگلیس و کرایسلر امریکا از جمله کمپانی هایی بودند که در این زمینه تلاش هایی انجام داده بودند ،ویدئو جالب زیر را ببینید ،جی لنو در حال پارک کردن یک کرایسلر توربین هست ... تصور کنید خودروی شما صدای هواپیما میدهد ! 4-5 سال پیش خاطرم هست که این کرایسلر توربین در یک شوی عمومی ظاهر شده بود و عکس های آن را مشاهده کردم ، با مشاهده داخل کابین این خودرو برایم سوال پیش آمد که این چه خودرویی است و با این همه کلید درون خودرو و این پیشرانه چه تکنولوژی در آن بکار رفته ... تا با دیدن این کاتالوگ که مربوط به راهنمای راننده کرایسلر توربین میباشد و نگاهی به کلید ها و نوع کارکرد و عملکرد آنها متوجه شدم که کار با این خودرو برای راننده آن پیچیده تر از آن است که تصور میکردم ... در صورتی که مایلید کاتالوگ ها و اطلاعات بیشتری در باره این خودرو به دست بیاورید اینجا را پیشنهاد میکنم .
برای مشاهده ویدئو روی تصویر زیر کلیک کنید
با توجه به ساختار كنترلي و طريقه اتصال اجزاء به يكديگر، خودروهاي هيبريدي به سه نوع سري (Series hybrid) ، موازي (Parallel hybrid) و سري-موازي (Power-split or series-parallel hybrid)تقسيم‌بندي مي‌شوند ، در سيستم هيبريدي سري ،
کمپانی جاگوار به خوبی بر روی این موضوع سرمایه گذاری کرد و مي توان گفت C-X75 يك نقطه عطف در تاريخ خودروسازي جاگوار و انگليس مي باشد كه تحولي عظيم در معناي اسم خودروهاي سبز انگليسي ايجاد كرد ، جاگوار تا بحال دو نشان سلطنتی از ملکه الیزابت دوم و پرنس چارلز دریافت کرده و چندین بار در رقابت ها و مسابقات بین المللی خوش درخشیده طوری که نام این کمپانی در لیست top5 برترین کمپانی ها در مسابقات 24 ساعته لمان دیده میشود ، شاید این حرکت آینده نگرانۀ جاگوار دورخیزی برای دریافت سومین نشان سلطنتی و پیروزی ها و افتخارات بین المللی دیگری برای آن باشد ... بعلاوه اینکه جالب است بدانید که امروزه شرکت‌های اصلی سازندهٔ توربین گاز در جهان کم تعداد هستند که عبارتند از: رولز رویس ، پرات اند ویتنی ، جنرال الکتریک ، زیمنس ، آلستوم ، میتسوبیشی ، و خبر های جدید از این حکایت میکنند که تامین کننده مالی جاگوار در صدد است تا کمپانی Bladon Jets را بخرد ، در حال حاضر بیشتر تمرکز این کمپانی انگلیسی بر روی توسعه و ساخت همین ماکرو توربین ها یا ماکرو جت ها میباشد ، لازم به ذکر است که ماکروجت های فعلی بر روی جاگوار ساخت همین کمپانی میباشد و در حال حاضر این کمپانی بر روی پیشرفت آنها فعالیت میکند و قول داده تا 2 سال آینده نمونه بهینه تری از آنها را معرفی کرده و موتور شوی ژنو به نمایش بگذارد .
با توجه به مزیتی که از ماکرو جت ها در بالا نوشتم یعنی نسبت توان به وزن بسیار زیاد ، جالب است بدانید که 2 ماکرو جت در جاگوار c-x75 بکار رفته که وزن هر کدام تنها 35 کیلوگرم میباشد در حالی که 90 اسب بخار خروجی دارد ! آنها برای دست یابی به این نیرو با سرعت 80000 دور در دقیقه میچرخند ، اندازه آنها نیز بسیار کوچک است یعنی طول 55 سانتی متر و عرض 16 سانتی متر و از شیشه پشتی هم قابل روئیت میباشند ،نکته جالب دیگر اینکه برای استارت زدن این جاگوار از پمپ سیستم تعلیق بادی استفاده شده ، شماتیکی از آنها و نحوه عملکردشان و چند عکس دیگر را در تصاویر پایین مشاهده میکنید :
طـراحـی
با توجه به پیشینه این شرکت انتظار میرود برای اصولی که از گذشته برای آنها ارزش قائل بوده برای این محصول ویژه حتی توجه بیشتری هم داشته باشد ، برای مثال جاگوار اولین شرکتی است که یک خودرو در سگمنت سدان لوکس با شاسی و بدنۀ تمام آلومینیومی ساخته و روانه بازار کرد و استفاده از آلومینیوم در این کمپانی یک سنت بشمار میرود ، همینطور جزو اولین کمپانی هایی میباشد که بر روی آئرودینامیک از گذشته به صورت ویژه توجه داشت و از تونل های باد استفاده میکرد و حتی در دهه 50 برای طراحی محصولات خود از مهندسین هوا فضا به صورت اختصاصی استفاده میکرد ، در نتیجه طبق سنت همانطور که انتظار میرفت جاگوار انرژی و هزینه زیادی برای این قسمت ها در این محصول جدید صرف کرده و علاوه بر استفاده از موارد سبک وزنی مثل آلومنیوم و کربن فایبر در ساخت بدنه ، از تخصص و توان مهندسی تیم متخصص فرمول 1 ، ویلیامز نیز برای ساخت شاسی و آیرودینامیک و بکارگیری از فایبر کربن در آن کمک گرفته تا نتیجه کار بهترین باشد ، این موضوعات باعث شده تا در همین مدت کوتاه و تنها نمایش در چند نمایشگاه عمومی در همۀ آنها به عنوان ستاره معرفی شود ، به عنوان مثال چندی پیش در مراسمی که در دبی برگزار شد خودروی جاگوار cx75 جایزه طراحی و فناوری برتر سال را توانست به خود اختصاص دهد .
برای من که به محصولات این کمپانی آشنا هستم خیلی جالب است طرح خارجی جاگوار c-x75 ، این طرح یک توازن عالی بین سنت و مدرنیته است ، طرح خارجی آن کاملاً یاد آور سوپر اسپرت دهۀ 60 این کمپانی است ... به این موضوع در کاتالوگ های جاگوار c-x75 نیز اشاره شده :
این رجوع به گذشته کاملاً هوشمندانه صورت گرفته ، طوری که گاهی به جاگوار c-x75 ،لقب گربۀ فضایی هم میدهند ، در طراحی آن از آخرین تکنولوژی مواد ، و ایردینامیک فعال استفاده شده ، و نگاه به آینده و بکارگیری از طراحی مدرنیته به خوبی در آن بکار گرفته شده تا نشان دهنده تکنولوژی پیشرفته بکار رفته در آن یعنی استفاده از ماکروجت ها برای بخشی از تامین نیرو ، نیز باشد ... "آدریان هال مارک" ،مدیر کمپانی جاگوار گفته : "مردم از جاگوار انتظار نوآوری دارند و فکر میکنم طراحی و مهندسی به کار رفته در «c-x75» می تواند انتظار طرفداران سوپر اسپورت‌ها را بر آورده کند." این نوآوری جدیداً خیلی مورد توجه قرار گرفته طوری که سایت معتبرِ Green Car Congress که به انرژی های پاک جدید میپردازد مستقیماً طی مقاله ای به آن پرداخته ...
طراحی داخلی جاگوار همیشه هیجان انگیز بوده ، هنرنمایی طراحان برجسته جاگوار در کابین c-x75 و انتقال مفهومی که دنبال آن بودند را به وضوح میتوانید در تصاویر پایین مشاهده کنید ، جالب است بدانید برای دادن حس مد نظر از رنگ آبی خاصی در نورپردازی استفاده شده که به محض نزدیک شدن راننده این led ها روشن میشوند ، در ها کمی زاویه دار هستند و کمی رو به بالا باز میشوند، سپس با نشستن راننده بر روی صندلی باز هم برای انتقال همان حس صفحه نمایش مرکزی از حالت مخفی خارج شده و نمایان میشود ، از طرفی نشان دهنده های روبروی راننده تغییر رنگ داده و آمادگی خود را به راننده اعلام میکنند ! ، دوربین هایی در اطراف آن جایگذاری شده و در نمایش دهنده جلویی و میانی این تصاویر به کمک راننده می آیند تا راننده دید بهتری از اطراف داشته باشد ، ترکیب چرم و آلومنیوم و قسمت های فلزی براق برای القای حس یک کابین مدرن خیلی هنرمندانه بکار رفته . هر چند تصور میشود این طرح خیلی رویایی به نظر میرسد اما «یان کالوم» مدیر طراحی شرکت جاگوار در این باره گفته : " جاگوار مصمم بوده که سوپر خودرو c-x75 را مانند مدلی که در نمایشگاه خودرو پاریس ۲۰۱۰ به نمایش در آمده است تولید و روانه بازار کند ... جاگوار C-X۷۵ بهترین، زیباترین و خلاقانه‌ترین خودرو تولیدی جاگوار در دنیای سوپر خودروهاست ، موتور جگوار جدید از یک نمونه خیالی طراحی و به واقعیت رسیده است ، در واقع این خودرو در ادامه توسعه فناوری میکروتوربین طراحی و ساخته شده است"
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
JAGUAR C-X75 Technical Specifications
Propulsion System & Transmission
Electric motor Four 195bhp (145kW) traction motors (778bhp/ 580kW total)
Generator Two switched reluctance generators
Range Extender power 2 x 94bhp (70kW) gas micro-turbines (188bhp/ 140kW total)
Batteries Lithium-ion
Total Battery Capacity (kWh) 19.6
Transmission Single-speed
Final Drive Ratio 3.1:1
Performance
0-100km/h (seconds) ~ 3
Top Speed (mph /km/h) 205/330
0-160km/h (seconds) 5.5
0-300km/h (seconds) 15.7
1/4 mile (seconds@km/h) 10.3@251
Max. Power (kW/BHP) 580/778
Max. Torque (Nm/lb ft) 1,600/1,180
Power to Weight ratio (BHP/ton) 578
Aerodynamics (Cd) 0.32
Economy
EV range (km/miles) 109/68
Extended range (km/miles) 900/560
CO2 emissions (g/km) 28
Fuel tank capacity (liters) 60
Dimensions
Wheelbase (mm/inches) 2,725/107.28
Overall Length (mm/inches) 4,647/182.95
Overall width (mm/inches) 2,020/79.52
Overall Height (mm/inches) 1,204/47.40
Curb weight (kg) 1,350
Wheel size front and rear (inches) 21 and 22
Tires (front and rear) 265/30 ZR21 and 365/25 ZR22
Battery weight (kg) 230
Propulsion System & Transmission
Electric motor Four 195bhp (145kW) traction motors (778bhp/ 580kW total)
Generator Two switched reluctance generators
Range Extender power 2 x 94bhp (70kW) gas micro-turbines (188bhp/ 140kW total)
Batteries Lithium-ion
Total Battery Capacity (kWh) 19.6
Transmission Single-speed
Final Drive Ratio 3.1:1
Performance
0-100km/h (seconds) ~ 3
Top Speed (mph /km/h) 205/330
0-160km/h (seconds) 5.5
0-300km/h (seconds) 15.7
1/4 mile (seconds@km/h) 10.3@251
Max. Power (kW/BHP) 580/778
Max. Torque (Nm/lb ft) 1,600/1,180
Power to Weight ratio (BHP/ton) 578
Aerodynamics (Cd) 0.32
Economy
EV range (km/miles) 109/68
Extended range (km/miles) 900/560
CO2 emissions (g/km) 28
Fuel tank capacity (liters) 60
Dimensions
Wheelbase (mm/inches) 2,725/107.28
Overall Length (mm/inches) 4,647/182.95
Overall width (mm/inches) 2,020/79.52
Overall Height (mm/inches) 1,204/47.40
Curb weight (kg) 1,350
Wheel size front and rear (inches) 21 and 22
Tires (front and rear) 265/30 ZR21 and 365/25 ZR22
Battery weight (kg) 230
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
لطفاً بدون اجازه مطالب مندرج در این مقاله را کپی نکنید.
با احترام،علیرضا
10/4/90
برسونه و راندمان بالایی هم داشته باشه و بتونه تحمل دمای وحشتناک و اون سرعت بالای توربین و ساخت و بالانس توربین رو داشته باشه واقعا محشره