Стеклоочистители: вопреки классике

После того как в 1903 г. Мэри Андерсон запатентовала первый эффективно работающий стеклоочиститель, практически все уверовали, что классическая конструкция с подпружиненной резиновой щеткой никогда уже не изменится. Ибо придумать что-либо иное для этих целей, кажется, невозможно. Но это только кажется – пытливый ум изобретателей куда обширнее представлений рядовых обывателей.

Дворники? Зачем?

Одним из первых, кто в принципе презрел необходимость столь утилитарного изделия, как стеклоочиститель, был католический священник Альфред А. Джулиано. В 1957 году он представил публике собственноручно сконструированный (по всей видимости, в свободное от духовных практик время) концепт Aurora Safety Car. Сказать, что автомобиль получился, мягко говоря, уродливым, – ничего не сказать. Но цель благородного служителя культа была отнюдь не во внешней привлекательности, а в безопасности. Именно поэтому он и назвал машину Safety Car. Это должно было прямо указывать на ее исключительность в среде остальных транспортных средств того времени с точки зрения БДД.

Не станем перечислять многочисленные инновационные решения, примененные Альфредом А. Джулиано для достижения поставленной цели. Их было действительно немало, и они были действительно инновационными. Вполне возможно, попади Aurora Safety Car в серию, она оказалась бы в числе передовых продуктов своей эпохи. Однако об одном из этих решений в контексте нашего повествования умолчать нельзя.

Дело в том, что Aurora Safety Car была начисто лишена стеклоочистителей. То есть в принципе. Как уверял Альфред А. Джулиано, он так рассчитал аэродинамические показатели ветрового стекла, а точнее, прозрачного ударопрочного купола салона, заменявшего автомобилю крышу, что любые загрязнения, дождь, снег и проч. моментально сдувались бы набегающими потоками воздуха во время движения.

Правда, о том, что будет происходить в период остановки и как потом удалять засохшую грязь, автомобилестроитель-самоучка не задумался. А стоило бы. Будь в нем чуть больше провидческого таланта или рациональной прозорливости, он бы сразу понял, что без стеклоочистителей, особенно в районах с переменчивым климатом, не обойтись. Даже при самом аэродинамичном остеклении.

Стоит ли говорить, что в итоге Aurora Safety Car ждал полный провал, а незадачливого конструктора, соблазненного мирской суетой, – банкротство. Однако идея «автомобиля без дворников» вошла в обиход и поселилась в умах надолго, прежде чем после множества попыток реализации не была окончательно признана бесперспективной.

Аэродинамика, конечно, штука хорошая и полезная. Но автомобиль, как уже было отмечено, не всегда находится в движении. Более того, стоять он может не только на парковке, но и в пробке. А в городской толчее транспортный поток может быть настолько плотным, что ни о какой аэродинамике и мечтать не посмеешь. Поэтому дополнительное устройство/а для устранения загрязнений лобового стекла ему все-таки необходимо/ы. И первое, что в этой связи приходит на ум, раз уж мы говорим про замену классических стеклоочистителей… Правильно, авиационные технологии.

Авиационные технологии на земле

На многих истребителях и некоторых других военных самолетах для очистки стекол применяют специальную систему, испускающую звуковые волны высокой частоты (около 30 кГц). Эти волны способны отталкивать от стекол, и весьма эффективно отталкивать, не только дождевую воду или снег, но и достаточно крупных насекомых, грязевые сгустки и прочие мешающие обзору объекты.

Несколько лет назад применить такую систему на своих автомобилях решили инженеры McLaren. Вы спросите, почему дотошным умам эта, на первый взгляд, совершенно бессмысленная и безнадежная задача по устранению дворников не дает покоя? Почему даже такие известные, авторитетные автопроизводители, как McLaren, тратят на нее свое время и ресурсы? На самом деле определенный смысл, и тем более для McLaren, в этой задаче есть.

Стеклоочистители со всеми их механизмами, приводами, рычагами, моторчиками и т.д. – это всегда, во-первых, лишний, и довольно изрядный лишний вес, с которым сейчас чрезвычайно активно борются. А во-вторых, колоссальный антиаэродинамичный «кирпич». И как ты его ни прячь под капотом или в рамке (иногда именуемой «фартуком») моторного отсека, он все равно оказывает достаточно ощутимое негативное влияние на аэродинамическое сопротивление кузова транспортного средства. Следствием чего закономерно становятся увеличение расхода топлива/энергозатрат электромобиля, ухудшение экологических характеристик и т.д.

К тому же, по мнению главного дизайнера McLaren Франка Стивенсона (и с ним сложно не согласиться), дворники – это один из последних бастионов архаичного автомобильного дизайна, существующего более века, который осталось покорить. Поэтому поиск достойного решения, позволяющего без неприятных последствий исключить стеклоочистители из конструкции автомобиля, – затея в целом не пустая.

А в сочетании с высокочастотной технологией еще и полезная, поскольку такая система позволяет удалять не только налетающую грязь, снег, капли дождя, но и намерзающий на стекло лед (вряд ли стоит напоминать про участившиеся в последние годы «ледяные дожди»). Вот только, смело заявив о начале разработок, инженеры McLaren уже который год молчат о достигнутых результатах. Получилось у них хоть что-нибудь или нет, пока неизвестно. Но то, что на самолетах подобные системы зарекомендовали себя с самой лучшей стороны, абсолютно очевидно. Так что, как говорится, ждем-с.  

Лазером по стеклу

В аналогичном направлении работает и неугомонный Илон Маск. Правда, с присущим Маску новаторством, мыслит он гораздо масштабнее и революционнее, предполагая вместо звуковых волн использовать лазер.

Загвоздка в том, что у Tesla Cybertruck очень большое лобовое стекло. Настолько большое, что обычным стеклоочистителям традиционной конструкции его достаточно качественно не осилить. Надо что-то придумывать, как-то изворачиваться. Вот Маск и извернулся на лазерную систему, которая с помощью камер и специальных технологий обработки изображения сначала сама обнаруживает загрязнение на лобовом стекле, а затем применяет лазерный луч определенной частоты для его очистки от любых видов загрязнений: твердых, жидких, порошкообразных, мелкодисперсных и т.д.

Излучатель может быть расположен на капоте (ближе или дальше от лобового стекла) или на том же «фартуке». В патенте поясняется, что система будет «адаптивно облучать область на стеклянной поверхности лазерным лучом с калиброванной частотой следования импульсов».

Как считают инженеры компании Tesla, такая система может быть особенно полезной для поддержания чистоты стекла при использовании системы автопилота Tesla, которая в значительной степени зависит от камер и качества обработки изображений, в максимально широком диапазоне условий эксплуатации.

Электромагнитные чудеса

Впрочем, и от привычных щеток Tesla отказываться не собирается. Только вот сконструированы они и приводятся в действие довольно хитро. Хотя электромагнитная система очистки лобового стекла, также запатентованная «Теслой», выглядит куда реалистичнее, нежели «лазерный истребитель грязи».

Согласно описанию Tesla, эта конструкция с одной щеткой должна быть более эффективной и визуально привлекательной, причем, судя по чертежам, она также может быть переоборудована под установку двух щеток. Работает система с помощью электромагнитов и направляющих: представьте себе высокоскоростные поезда на магнитной подушке (названные в честь эффекта магнитной левитации «Маглевами»), которую они используют для быстрого и эффективного перемещения с места на место, – новые щетки Маска почти то же самое, только в меньшем масштабе.

Конструкция «Теслы» включает блок, прикрепленный к рычагу стеклоочистителя, и собственно щетку. Рычаг соединен с двумя направляющими, чтобы удерживать систему на месте и обеспечивать контакт щетки с лобовым стеклом. В блоке – вся электромагнитная начинка, которая под воздействием электромагнитного поля приводит в движение и управляет рычагом стеклоочистителя: когда ток проходит через магнит и катушку, блок перемещается вдоль нижней кромки лобового стекла и увлекает за собой рычаг и щетку. А в состоянии покоя позволяет сложить щетку вниз.

Преимуществ у данной системы, по словам Маска, огромное количество. В ней нет трущихся и, значит, быстроизнашивающихся частей. Она менее энергоемка, опять же, за счет отсутствия трущихся деталей в приводе, что для электромобиля чрезвычайно важно с точки зрения экономии энергозатрат. Но что самое главное, совершая плоскопараллельное движение по поверхности лобового стекла, электромагнитный стеклоочиститель обеспечивает гораздо более лучшую очистку всей его площади, нежели привычные системы, грешащие довольно обширными загрязненными зонами, до которых они априори не в состоянии добраться.

С другой стороны, не совсем понятно, зачем Маску, и во сне и наяву грезящему автономными транспортными средствами, бороться за улучшение обзорности лобового стекла? В беспилотном автомобиле его безупречная чистота нужна лишь постольку-поскольку – чтобы пассажиры не слишком уж сильно заскучали в дороге, глазея в окно. Или это банальная инновация ради инновации?

Каков бы ни был ответ, нельзя не признать: Tesla напористо продолжает делать то, что умеет делать лучше всего, – революционизировать. Существенно расширив представление о том, каким может быть электромобиль в целом, компания, похоже, применяет идентичный подход и к его компонентной базе, в которую, естественно, входят и стеклоочистители.

Прыг-скок

И еще одна необычная система стеклоочистки, появившаяся в США, хотя ей бы в самую пору прописаться в заснеженной Сибири или Скандинавии. 

Детройтская компания Motor City Wiper изобрела инновационные прыгающие дворники, которые не только сметают снег с лобового стекла, но и стряхивают наледь с щеток – после активации функции они как бы похлопывают по ветровому стеклу и тем самым самоочищаются от наледи.

Кроме того, инновационные стеклоочистители можно поднимать (отрывать от стекла) во время возвратного движения, чтобы избегать появления в целом некритичных, но довольно раздражающих полос на стекле.

Кому-то все эти метаморфозы могут показаться забавной шуткой, никчемными чудачествами, но вспомните, как быстро во время снегопадов щетки покрываются ледяной коркой. Как приходится регулярно останавливаться, обтряхивать их, возвращаться в поток… Сколько хлопот все это вызывает, как все это неудобно. И тут вот такое оригинальное решение, актуальность которого для большей части нашей страны просто в принципе невозможно переоценить.

Но, к сожалению, пока детройтский стартап еще не имеет достаточного финансирования для начала серийного производства. Поэтому нам остается только надеяться, что за океаном найдутся желающие поддержать эту многообещающую и прогрессивную инновацию.