Новости

Гляжу в тебя

24 Августа 2015

Гляжу в тебя

Садясь за руль автомобиля, редко кто из автолюбителей задумывается – что такое на самом деле автомобильное зеркало и чем оно отличается от того, что висит на стенке в ванной комнате. Посмотрим в свои зеркала | Денис Миронов | Фото автора |

Начнем с простого и очевидного: от зеркал зависит безопасность движения. А значит, они должны безупречно передавать отраженную картинку, обязательно защищать глаза водителя от ослепления светом фар идущего в кильватере автомобиля, а также иметь высокоэффективную систему самоочистки от льда, снега и капель воды. А казалось бы, – стекляшки в пластиковых корпусах! Для расширения кругозора окунемся в историю создания и развития автомобильных зеркал. Каких только конструкций не придумали автомобильные инженеры, чтобы, например, сохранить чистоту поверхности боковых, наружных зеркал. Самыми простыми способами избавиться от грязи были специальные козырьки, расположенные над корпусами зеркал или, вернее, являвшиеся их продолжением, наподобие козырьков подъездов в домах. Более продвинутые конструкции уже имели выполненные в корпусах зеркал аэродинамические каналы. Их размеры и пространственное положение в некоторых случаях подбирались при помощи воздуходувок, которые имитировали набегающий поток воздуха при движении автомобиля. Представляете, какая досада ожидала конструкторов, которые при этом не учитывали общую форму кузова автомобиля, и в частности его носовую часть. Бывало, что зеркала оказывались в зонах турбулентности и никакие направленные потоки воздуха не давали должного эффекта по очистке их отражающих поверхностей. Кроме того, как мы уже обозначили выше, чтобы организовать оптимальный обдув поверхности зеркала, то есть создать нужной интенсивности (читай – скорости) и направленности проток воздуха, который будет идти определенным образом (под определенным углом к зеркалу), необходимо чтобы автомобиль двигался.


car-mirror-01.jpg

Для спортивных автомобилей, имеющих продуманную аэродинамику кузова, зеркала установлены в корпуса, обеспечивающие минимальное сопротивление (фото слева). Зеркала, совмещающие в себе поворотники – тенденция дня сегодняшнего, тенденция повышения безопасности движения (фото справа)


И чем быстрее, тем лучше, с точки зрения очистки зеркал, разумеется. Однако, как быть при выезде со стоянки и движении в плотном потоке транспорта, когда зеркала покрыты, скажем, каплями воды? Где разогнаться, чтобы стряхнуть водяную «пелену»? Действительно с разгоном для очистки зеркал в некоторых случаях бывает не все хорошо, а вот со стряхиванием – совсем другое дело! Стряхнуть капли воды можно и стоя на месте. Одним из необычных технических решений, которое позволяло избавиться от влаги и частично прилипшей грязи на поверхности зеркала, стало применение электромотора, который раскручивал зеркало до весьма приличных оборотов. При этом все, что было на его поверхности, в буквальном смысле слетало под действием центробежной силы. Однако представьте, что для реализации данного принципа очистки приходилось в корпус зеркала встраивать электромотор, который имел довольно приличные габариты, и прокладывать к зеркалу питающую электрическую цепь.


Проблема дизайна

В некоторых случаях конусообразные корпуса зеркал (в конус и прятался электромотор) неплохо гармонировали с кузовами купе или иными, с претензией на спортивный стиль. В иных же случаях вытянутая форма корпусов была просто неприемлема, с точки зрения дизайна. А, как известно, покупатель выбирает машину, в том числе и глазами: ездить на уродце, пусть и функциональном, никому не хочется. Само собой разумеется, вращающиеся элементы могли иметь только круглую форму, что также существенно ограничивало степень свободы автомобильных дизайнеров. Кроме того, инженерам приходилось также решать задачу крепления зеркала к валу электромотора. Представляете, какой сюрприз: раскрученный сверкающий блин бьется о внутреннюю стенку корпуса зеркала и разлетается на мелкие осколки! Семь лет несчастий, согласно поверьям, водителю гарантировано, хоть за руль не садись! Еще дальше в методе стряхивания влаги и грязи с зеркала пошли инженеры, предложившие использовать в качестве активного устройства специальный, высокочастотный вибратор. Такой привод еще называют ультразвуковым. Скажем честно, со своей обязанностью данное устройство справлялось достаточно эффективно. И при этом не оказывало никакого влияния на органы зрения водителя, так как высокочастотная вибрация, да к тому же кратковременная, просто не улавливается органами зрения человека. Широкое же распространение тормозила высокая стоимость ультразвукового вибратора. Опять автомобильные инженеры, ведущие свои разработки к «его величеству» – заводскому конвейеру – проиграли «ее величеству» – экономике! Однако еще ближе к краю пропасти оказались конструкции, имевшие в качестве чистящего элемента электромотор, приводящий в движение малого размера щетку.


car-mirror-02.jpg

У зеркал, имеющих загнутую (сферическую) часть, расширяющую сектор обзора, загнутый край могут обозначить вертикальной чертой


Принцип ее работы аналогичен тому, какой реализован в дворниках лобового стекла и фар головного света. Увы, но сложная конструкция, которая требовала периодической замены щеток и полного отсутствия льда на очищаемой поверхности, также не имела шансов на конвейерную жизнь. Про лед мы оговорились не случайно. Так, при подаче напряжения на заблокированный привод (примерзла щетка или скован сам приводной механизм) в лучшем случае сгорал предохранитель, защищавший силовую цепь очистителя. В худшем – из строя выходил электромотор. Заметим, что проблемы обледенения были актуальны и для вращающихся зеркал. Между отражающим элементом и корпусом зазор был невелик, и, замерзая, вода за ночь легко «цементировала» этот шов. Иными словами, все способы очистки зеркал остались за бортом технического прогресса как нежизнеспособные. В строю остался только грамотный расчет аэродинамики кузова. В аэродинамических трубах, продувая кузова и оценивая то, как идут потоки воздуха, инженеры непременно уделяли внимание и зеркалам, добиваясь такого распределения потоков, при котором на поверхности отражающих элементов не оседала бы взвешенная в воздухе грязь, вода, иные вещества. Зато с обледенением конструкторы боролись и продолжают это делать, совершенствуя конструкцию выделяющих тепло элементов. Недаром зеркала без электропривода и обогрева сегодня воспринимаются уже как некий архаизм. Примечательно, что помимо собственно борьбы с обледенением обогрев зеркал также эффективно справляется с запотеванием элементов и «ослеплением» их летящим снегом. А при движении в метель важно не только видеть дорогу перед собой, но и контролировать все, что происходит по правому и левому борту.


car-mirror-03.jpg

Если в щель между корпусом и зеркальным элементом попадет мокрый снег и там замерзнет, при активации привода регулировки его можно сломать (фото слева). Огромные «лопухи» большой площади чаще всего ставят на внедорожники, пикапы и коммерческую технику (фото справа)


Для дождя и снега

Поговорим об обогреве зеркал. Одними из первых обогревателей автомобильных зеркал, которые стали применяться для комплектации «люксовых» версий автомобилей, были элементы, изготовленные из уложенной зигзагом проволоки. Тепловая энергия в данном случае образовывалась за счет протекания по проводнику электрического тока. Сила нагрева задавалась свойствами проволоки – ее диаметром и материалом, из которого она была изготовлена. Такие простейшие тэны крепились к тыльной стороне зеркала либо непосредственно, либо через электроизоляционную подложку (пленку). С внешней стороны проволока также была изолирована от окружающей среды, чтобы не происходило короткого замыкания и прогара проводов. Увы, но при всей простоте конструкции проволочные подогреватели имели ряд существенных недостатков. Например, термоэлементы имели довольно приличный зазор между проводами, а также не всегда плотное их прилегание к обогреваемой поверхности. В итоге тепловая отдача была не столь высока, как требовалось, а на собственно прогрев зеркала уходило больше времени и тратилась излишняя мощность. Сегодня, когда за каждый ватт идет самая настоящая война, – современные машины имеют массу потребителей электроэнергии, а повышать бесконечно мощность генераторов экономически не выгодно, – применение не экономичных потребителей исключено.


car-mirror-04.jpg

Для полноценного обзора грузовики оснащаются несколькими зеркалами, разной формы. В данном случае «гирлянда» состоит из четырех элементов (фото слева). Вынесенные на L-образных консолях элементы зеркал атвобусов имеют и обогрев и антибликовое покрытие, а корпуса обладают отменной аэродинамикой (фото справа)


Когда в автомобильной промышленности стали широко применять углеволокно, и в том числе для производства подогрева сидений, то проволока в нагревательных элементах также уступила нитям из композитных материалов. Заметим, что с точки зрения прогресса это был шаг весомый, но с точки зрения ремонтопригодности, увы, нет. Электрическую цепь из прогоревшей металлической проволоки можно было восстановить, имея обычный бытовой паяльник и минимальные навыки работы с ним. Если же речь шла об углеволокне, то проблема решалась заменой всего термоэлемента. То же самое происходило и с элементами, изготавливаемыми по технологии печатных плат. Такие представляли собой гибкое пленочное основание, на котором размещались тонкие проводники. Данная технология довольно долго применялась рядом известных европейских автопроизводителей. Поскольку приобрести отдельно термоэлемент часто крайне тяжело – их попросту нет в продаже, а в каталогах значатся комплектные изделия, – наши мастера заменяют пленочный элемент на проволочный. Увы, при этом электрики не всегда учитывают электрическое сопротивление элемента и нагрузку на конкретно взятую цепь. А о том, что более современными обогревателями управляет термореле, мастера часто и не догадываются – у многих нет под руками соответствующей литературы с принципиальными электрическими схемами. О последствиях такой модернизации говорить, надеемся, не нужно. Также «колхозному» ремонту не подлежат и такие распространенные термоэлементы, как те, что выполнены на различного рода гибких, полимерных основах, с нанесением на них рисунка электропроводящими пастами на основе порошкового серебра. Кстати, данную технологию можно отчасти сравнить с той, что применяется для изготовления нитей обогрева задних стекол. Только для ремонта перегоревших нитей у последних в продаже имеется специальная, быстросохнущая, токопроводящая паста, продающаяся вместе с трафаретом. Заметим, что термоэлементы обогрева автомобильных зеркал, выполненные методом трафаретной печати, имеют защиту в виде слоя специального лака или тончайшей полимерной пленки. Защита необходима, прежде всего, чтобы не допустить коррозии проводников (зеркала находятся снаружи автомобиля), а также предотвратить межвитковое замыкание и спровоцированный им выход термоэлемента из строя. Не забудем упомянуть и тот факт, что в рабочей зоне термоэлемента, то есть той его части, которая собственно нагревается, используются исключительно пасты, имеющие повышенное электрическое сопротивление. Именно за счет нагрева проводника при прохождении по нему электрического тока и происходит передача тепла зеркалу и очистка последнего от льда. Все жилы, относящиеся к разряду токоподводящих, напротив, имеют не высокое электрическое сопротивление, и поэтому при течение по ним электрического тока практически не нагреваются. Именно к таким проводникам, в частности, подходит штатная электропроводка автомобиля. Если говорить о недостатках пленочных нагревательных элементов, то прежде всего отметим их чувствительность к перегреву. Следовательно, конструкторы должны позаботиться о более дорогих устройствах регулирования и стабилизации электрического тока, то есть уделить внимание питанию тэнов.


car-mirror-05.jpg

Классический пример «три в одном»: основной плоский элемент, полусфера в нижней части корпуса для контроля бордюра и «поворотник» (фото слева). Бюджетное исполнение – дуэт из двух зеркал. Круглая сфера позволяет контролировать зону бордюра, а прямоугольный элемент выполняет основную функцию (фото справа)


Как включается обогрев

Теперь несколько слов о том, как происходит регулирование процесса нагрева термоэлементов, то есть кто и каким образом регулирует протекание по ним электрического тока. Самые первые системы обогрева зеркал, впрочем, как и примитивные «регуляторы» обогрева задних стекол, имели чисто ручное управление. Для того чтобы активизировать систему, водитель нажимал соответствующую кнопку на панели приборов и, после того как зеркальные поверхности (заднее стекло) становились чистыми от льда, выключал обогрев. Впоследствии данную работу стало выполнять специальное реле, которое размыкало контакты питающего термоэлемента контура либо при достижении определенной температуры на поверхности нагревателя, либо по истечении некоторого времени. Однако дорожные условия могли быть разными, и, например, в сильный снегопад остывшие зеркала вновь быстро затягивало снегом и видимость падала до нуля. Водителю приходилось вновь включать обогрев вручную. Разумеется, такое положение дел автовладельцев не устраивало, и инженеры пошли им навстречу, создав термические элементы с системой стабилизации температуры. Один из таких имел тепловыделяющие элементы, изготовленные из материала, который менял свое электрическое сопротивление с ростом или падением температуры. В результате водителю уже не приходилось включать или выключать систему обогрева зеркал. За него это делала «автоматика», заложенная в физических свойствах примененного в качестве проводника материала. Однако «дельта температур», в которой происходило автоматическое регулирование нагрева, в некоторых случаях, а именно применения более дешевых материалов, оказалась достаточно большой, для того чтобы обеспечить стабильность процесса обогрева зеркал. Сознательно идти на удорожание комплектующих при массовом производстве – терять преимущество в цене комплектного автомобиля и, следовательно, ограничивать круг потенциальных покупателей. Именно по этой причине производители автомобилей стремятся заменить компоненты, из которых собираются машины, на более дешевые. Удается это часто после того, как технический прогресс удешевляет производство тех или иных автокомпонентов. Например, когда на поток встали позисторы, то тут же появились и массовые нагревательные элементы на их основе, представлявшие из себя несколько размещенных по всей площади термоэлемента, определенным образом «таблеток», диаметром примерно по полтора сантиметра каждая. Поскольку термоэлементы не перекрывали обогреваемую поверхность полностью (их площадь заметно меньше), то для равномерного распределения генерируемого тепла по всей поверхности зеркала позисторы «сажали» на теплопроводящую основу – фольгу из меди. А, как известно, именно медь является отличным по теплопроводности материалом. Недаром радиаторы систем охлаждения до сих пор в теплонагруженных установках, да еще и с ограниченными габаритами, делают медными. Чем же хорош позистор, с точки зрения обогрева? Если на него подать постоянный электрический ток, а именно такой имеется в бортовой сети автомобиля, то температура элемента стабилизируется на определенном уровне, вне зависимости от того, сколько на улице градусов ниже нуля. Среди современных способов обогрева зеркал отметим так называемые «пленочные термоэлементы». Такие представляют собой наносимые методом вакуумного напыления на стекла тончайшие пленки из металла определенного химического состава. При этом нанесенная на обратную поверхность стекла пленка также является и отражающим элементом зеркала.

Сегодня мы затронули только часть проблем, связанных с производством автомобильных зеркал. На самом деле у них есть еще масса нюансов и особенностей, о которых мы расскажем в одном из ближайших номеров журнала. Надеемся, что теперь вы по-другому посмотрите в свое зеркало.

Короткая ссылка на новость: http://autozap.biz/~Zm6D5