Artykuły

K.I.T.T. Czy można go zbudować?
W tym artykule w sposób fachowy będę starał się opowiedzieć o tym czy mając odpowiednie fundusze i zaplecze technologiczne można zbudować auto dysponujące co najmniej niektórymi możliwościami KITT-a.
Technika daje nam obecnie ogromne możliwości. Budujemy procesory o częstotliwościach mogących dochodzić do ponad 4Ghz w technologii 0.9 mikrona (dla porównania w roku 1983 procesory były budowane w technologii 250 mikronów). Tworzymy chatboty (pół inteligentne programy mogące rozmawiać z człowiekiem. Potrafimy budować pancerne auta itd. A teraz do sedna.




KITT był odporny na kule, bomby ,a nawet rakiety. Czy można zbudować tak odporne auto? Z technicznego punktu widzenia nie stanowi to żadnego problemu. Odporne auto najlepiej zbudować na ramie lub zastosować nadwozie typu Monokok. Z czego zbudować ramę aby była mocna i w miarę lekka? Najlepiej z tytanu i chromo-molibdenu. Z tego samego materiału można zbudować ramy drzwi. Poszycie można wykonać z aluminium, carbonu i laminatu. Jeśli chodzi o pancerz to podstawą są tu płyty kevlarowo-magnezowe o konstrukcji tzw. Sandwichowej. Czyli warstwa kevlaru, warstwa magnezu itd. Czasem wykorzystuje się także spectrę. Materiał podobny do kevlaru tyle że sztywniejszy. Osłona podwozia to bardzo ważna rzecz. Musi być wytrzymała na uderzenia i wybuchy bomb. Buduje się je sandwichowo. Zewnętrzna warstwa to duraluminium. Środkowa to kevlar ,a wewnętrzna to magnez. Dlaczego zawsze stosuje się sandwich? Cóż. Pancerze pierwszych czołgów były nitowane, później odlewane i spawane ,a ich zdolność do wytrzymywania ostrzału zależała od wytrzymałości danego fragmentu pancerza. Teraz oprócz nowoczesnych materiałów takich jak zubożony uran czy stal węglowa, w konstrukcji czołgów również wykorzystuje się rodzaj „kanapki”. Po prostu wielowarstwowa struktura pancerza pozwala znacznie skuteczniej rozpraszać energię kinetyczną pocisku. Auto pancerne bez odpowiednich szyb nie istnieje. Szyby mają specjalną strukturę i znaczną grubość. Są w stanie powstrzymać nawet kaliber większy niż 12. Czym taka pancerna szyba różnie się od zwykłej, samochodowej? Otóż normalne okno to dwie tafle szkła przedzielone folią. Szyba pancerna to kilka warstw szkła kwarcowego oddzielonych elastycznym, całkowicie przezroczystym tworzywem. W pancerniaku lakier jest ognioodporny. W takich wozach występują zazwyczaj dwa stalowe, samouszczelniające baki po 50l. Silnik i zbiorniki są oddzielone od strefy przeżycia zaporami przeciwogniowymi. Opony muszą mieć specjalne zbrojenie, wewnętrzne membrany i tzw. Mus. Wszystkie te rozwiązania są stosowane w limuzynach którymi jeżdżą głowy państw. Przejdźmy teraz do napędu. Dla naszego przykładowego wozu przyjąłem 4-5 litrowy 6 lub 8 cylindrowy silnik turbo lub bi-turbo w układzie boxer lub V z aluminiowym blokiem. Dlaczego akurat taka konfiguracja? Z pięciolitrowego silnika można uzyskać ogromną moc i moment. Zastosowanie większej jednostki to zbyt duża masa, strata miejsca i po prostu nonsens. Boxer ma nisko położony środek ciężkości więc poprawia się prowadzenie ,a zastosowanie aluminium do produkcji bloku wydatnie zmniejsza masę. (Zaznaczam że elementy pracujące najlepiej wykonać z magnezu i tytanu.) Co do funkcji NORMAL CRUISE czy PURSUIT MODE możemy przyjąć że to po prostu zmiana programu sterowania silnika. W trybie Normal Cruise oprócz normalnego zmniejszenia mocy poprzez zmniejszenie wydajności pompy, zmniejszenie ciśnienia doładowania itd. itp. Można zastosować także odłączenie np. dwóch cylindrów co dodatkowo zwiększa zasięg. W trybie Pursuit. Można by zwiększyć moc silnika np. z 500 do 800KM. Skoro moc i moment to przydała by się też dobra trakcja. A więc stały napęd na cztery koła w proporcji 50/50. Obowiązkowo z z blokadami dyferencjałów lub dyeferencjałemi typu Torsen. Autoblokada dyferencjału to automatycznie załączające urządzenie wyrównujące rozkład siły napędowej między dwoma półosiami. Zeszperowane auto trudniej wchodzi w zakręty ale na zmiennej nawierzchni dużo szybciej z nich wyjeżdża. I tu pojawia nam się możliwość ingerowania w zachowanie auta. Można to zrobić poprzez zmianę rozłożenia napędu. Jeżeli mielibyśmy 60% napędu na tył to uzyskalibyśmy (przy odpowiednim rozłożeniu mas i zawieszeniu) świetną czteronapędówkę o charakterze auta tylnonapędowego. Prościej jest jednak zastosować inną sztuczkę. Przypuśćmy że podczas jazdy w zakręcie z pełnym gazem mamy poślizg podsterowny (wyjeżdża nam przód). W takiej sytuacji można zestroić szpery tak aby tylna była w zależności od potrzeb o kilka lub kilkanaście procent mocniejsza od przedniej. Gdy zaś mamy zbyt dużą nadsterowność. Nieco wzmacniamy przednią i osłabiamy tylną szperę. Duże pole do popisu dają także aktywne dyfry które stale zmieniają rozkład napędu kół tak aby uzyskać maksymalną i równą trakcję wszystkich kół. Wiadomo czym dla auta jest rozkład mas. Powinien wynosić 50/50 aby uzyskać jak najbardziej neutralne prowadzenie. Nie bez znaczenia jest także aerodynamika. Można uzyskać współczynnik oporu rzędu nawet 0,27 ale potrzebny jest także odpowiedni docisk który pozwoli nam szybko pokonywać zakręty. A więc z przodu i z tyłu spojlery. Tylny z regulacją wysokości i kąta. Aerodynamiczne podwozie to również dobry patent. Takie podwozie ma strukturę jak górna część skrzydła samolotu. Przyśpiesza ono lecące pod autem powietrze generując tym samym podciśnienie dodatkowo dociskające auto do podłoża. Przejdźmy teraz do zawieszenia. Oprócz odpowiedniego ustawienia i wysokiej odporności w pojeździe tego typu przydaje się też „zdolność adaptacyjna” czyli w tym wypadku dostosowywanie twardości i wysokości do panujących warunków. A więc aktywne, sterowane komputerem zwieszenie. Ktoś mógłby powiedzieć że hydraulika (która pozwala na zmianę wysokości zawieszenia) mogłaby pozwalać autu na skoki. Jednakże skuteczność i przydatność takiego rozwiązania jest co najmniej wątpliwa. I w ten oto płynny sposób przeszliśmy do tematu skoków. Przypomnijmy sobie jak lecą auta WRC i N4. Lecą równo i spadają płaściutko na brzuch ,a dzięki progresywnemu zawieszeniu nie odbijają się po lądowaniu. Tymczasem nasz KITT rył przodem bardziej niż obecne Super 1600. To bardzo zła tendencja bo może prowadzić do uszkodzenia lub nawet zniszczenia ważnych podzespołów. Np. chłodnicy. W dodatku naraża całą konstrukcję na ogromne przeciążenia poza tym, tak skierowane że mogą osłabiać ramę. Są też inne minusy. Przypomnijmy sobie odcinek „Topaz Connection” KITT wykonał tam ogromny skok. Zarył przy tym przodem i odbił się od ziemi! Teraz przejdźmy do gadżetów jakimi dysponował nasz super samochód. Np. generator ultradźwięków. Żaden problem. Podobnie jak rozpryskiwacz oleju, zasłona dymna, czy kolczatki. Często używanym lub nawet nadużywanym urządzeniem był Micro Jam. Zdalnie przejąć kontrolę można tylko nad elektronicznym urządzeniem sprzężonym z odpowiednim odbiornikiem sygnału. Można jednak w pewnym ograniczonym stopniu zakłócić pracę urządzenia elektronicznego poddając go działaniu silnego pola elektromagnetycznego. Wykonano doświadczenie w którym na elektroniczną kamerę skierowano strumień mikrofal. Urządzenie zwyczajnie przestało działać. Najlepszym rozwiązaniem byłoby sprzężenie kilku kamer zwykłych, nokto i termowizyjnych oraz mikrofonów i echolokatora. Zastosowanie kilku rodzajów kamer daje możliwość obserwacji świata w czasie rzeczywistym bez względu na warunki. Mikrofony oprócz funkcjonowania jako fragment interfejsu porozumiewawczego mogą zwyczajnie wykrywać potencjalne źródła zagrożeń itd. A echolokator daje obraz z minimalnym opóźnieniem i działa niezależnie od światła czy promieniowania cieplnego bo pracuje w oparciu od wysłane przez siebie i odbite ultradźwięki. Teraz przejdźmy do AUTO CRUISE i sztucznej inteligencji. Te dwa tematy są praktycznie nierozłączne co zaraz udowodnię. KITT potrafił sam jeździć i to nawet na sportowo. Zobaczmy teraz jak to wygląda w rzeczywistości. Wyścig Grand Challenge. Startują w nim całkowicie samodzielne samochody. Większość z nich w ogóle nie rusza z miejsca. O dużym sukcesie mogą mówić pewni studenci których ciężarówka stojąca na starcie ruszyła z miejsca ale pomyliła przydrożny krzak z przeszkodą i po przejechaniu 5 metrów wpadła do rowu. Niekwestionowanym zwycięzcą był William „Red” Wittaker którego łazik „Sandstorm” przejechał 10 km z prędkością 50 km/h po czym wypadł z trasy , ściął ogrodzenie i zderzył się ze znakiem drogowym. Wrócił jednak na drogę by po trzech kilometrach wywrócić się na zakręcie. Dlaczego tak się dzieje? Program nie improwizuje jak człowiek tylko bazuje na sztywnych procedurach. Dla przykładu: Prędkość: 50km/h 20 metrów, serpentyna w prawo. Zmniejszyć prędkość do 20 km/h. Wyjechać na zewnątrz zakrętu, przeciąć środek, wyjechać na zewnętrznej. Długa prosta 100 metrów zwiększyć prędkość do 50km/h... Pewną ulgę przyniosłoby wprowadzenie sztucznej inteligencji. W pewien ograniczony sposób ona istnieje. Przypomnijmy sobie matematyczne funkcje Longhorma. Pozwalają one w pewien sposób wyliczać prawdopodobieństwo zdarzenia przy takich ,a takich danych. Gdyby takie funkcje wprowadzić to system mógłby np. wyliczyć czy jeśli pokonam ten zakręt 30 zamiast 20 km/h czy się wywrócę. System wylicza że prawdopodobieństwo wynosi np. 20%. Czy zaryzykować? Mamy tutaj pewną inteligencję bo dlaczego zrobić tak ,a nie inaczej. Jednak decyzję o podjęciu ryzyka komputer podejmuje w pewnych ramach które ustala programista. Np. dopuszczalne ryzyko 15% i koniec. Komputer z własnej woli nie nagnie tych zasad ani nie podejmie decyzji o ich zignorowaniu. W oparciu o funkcje Longhorma w najbliższych latach tworzona będzie sztuczna inteligencja. Przejdźmy teraz do osobowości KITT-a. Można by przyjąć ze ta „osobowość” to chatbot który stanowi ważną część interfejsu między użytkownikiem ,a komputerem. Np. komenda: Podjedź tam i tam i zrób to i to. Chatbot przekazuje informacje systemowi który uruchamia odpowiednie programy i podaje im niezbędne dla wykonania zadania dane. Reasumując są to funkcje na pewno przydatne ale trudne do wdrożenia. Autopilot, chatbot. Nie zapominajmy też że aby to wszystko działało potrzebne są komputery o odpowiedniej wydajności ale w porównaniu z tym nie jest to problem. Ogólnie rzecz biorąc nasz realny wóz nie dorównuje KITT- owi we wszystkim ale jest „wystarczający”.

Prezentacja i porównanie samochodów pancernych i zwykłych.



The Hole - video powered by Metacafe



Mam nadzieję że artykuł się podobał i przybliżył wam nieco problem stworzenia superauta o możliwościach KITT-a. Co do autopilota to polecam artykuł „Wyścig zaczął się na mecie” z czasopisma „Świat Nauki” nr 8/2004


BXMASTER


 
Ostatnia modyfikacja: Pik
Dodał: BXMASTER Komentarze (1) Ocena: 10/10


. . Copyright (C) 2004 - 2021 by Pik
Regulamin   Kontakt