خودرو
تاریخچه
شاید بتوان اولین ایدهٔ مکتوب در مورد وسیلهٔ نقلیهای را که بدون نیروی انسان یا حیوانات قادر به حرکت باشد، در ایلیاد اثر هومر یافت. در قسمتی از رمان، هفاستوس (خدای آتش و فلزکاری) یک سهچرخهٔ متحرک میسازد و از آن برای جابجایی استفاده میکند. ∗ اما در عالم واقع، این وسیله برای اولین بار در سال ۱۶۷۸ توسط پدر فردیناند فربیست مبلغ مسیحی بلژیکی در چین طراحی و ساخته شد که توسط
بخار کار میکرد. این خودرو اولیه ۶۵ سانتی متر طول داشت و به عنوان وسیله سرگرمی برای امپراطور چین ساخته شده بود. اولین اتومبیل واقعی با نیروی بخار که برای جابجائی انسان و بار بکار گرفته شد در سال ۱۷۶۷ توسط نیکلاس جوزف کان فرانسوی طراحی و ساخته شد. خودرو کان میتوانست ۴ تن بار به همراه ۲ خدمه را با سرعت ۷/۸ کیلومتر بر ساعت به حرکت در آورد. اولین تصادف خودروئی جهان نیز با این خودرو در سال ۱۷۷۱ اتفاق افتاد.
موتور احتراقی در سال ۱۸۶۰ میلادی بهوسیلهٔ یک بلژیکی به نام اتین لونوار اختراع شد. پس از آن، روند تکامل صنعت خودروسازی تداوم یافت و در بین سالهای ۱۸۶۰ تا ۱۹۷۰ میلادی در اروپا اختراعات مختلفی به وسیله چند تن از مهندسان انجام گرفت.
نخستین خودرو با موتور برون سوز یک موتور کوچک بود که بر روی یک گاری کوچک نصب شد. این خودرو را زیگفرد مارکوس در سال ۱۸۷۴ میلادی در شهر وین ساخت. موتور این وسیله نقلیه، موتور بخاری یا موتور برون سوز نام گرفت. اما بهتدریج موتورهای برونسوز تبدیل به موتورهای درونسوز گردیدند. در موتورهای درونسوز، مخلوط هوا و گاز در داخل سیلندر به وسیله جرقه محترق میگردد. اولین نمونه موتور احتراق داخلی را یک مهندس آلمانی به نام نیکلاس اتو ساخت. موتورهای امروزی، در حقیقت نمونه تکامل یافته این موتور محسوب میشوند.
اختراع خودرو به کارل بنز نسبت داده میشود. او در سال ۱۸۸۵ موفق به ساخت اولین خودرو با موتور احتراقی گردید. در سال ۱۸۸۸ برتا بنر همسر کارل بنز اولین سفر خودروئی را با خودرو سه چرخ ساخت بنز انجام داد. در این سفر او فاصله ۱۰۶ کیلومتری مانهایم تا فورتزهایم را برای بر گرداندن فرزندانش ریچارد و یوگن بصورت رفت و طی کرد. او دلیل این سفر را دیدار مادرش در فورتزهایم ذکر کرد ولی در حقیقت هدف او از این سفر نشان دادن قابلیتهای خودرو بود.
درعین حال، برخی به اشتباه، هنری فورد را به عنوان مخترع خودرو میدانند. این اشتباه به این خاطر رخ میدهد که هنری فورد، در واقع، ایدهٔ تولید اتومبیل ارزان قیمت را تحقق بخشید و استفاده از خودرو را در مقیاس گسترده و توسط مردم عادی امکانپذیر نمود. هنری فورد در سال ۱۸۹۱ یک موتور کوچک گازوئیلی طراحی کرد و سه سال بعد، یک ماشین گازوئیلی ساخت که به نام کالسکه بدون اسب شناخته میشود. ۵ سال بعد، هنری فورد طراحی ماشینهای موسوم به مدل A و مدل T را آغاز کرد. او سرانجام توانست خط تولید و مونتاژ این اتومبیلها را توسعه دهد تا تولید ماشینها سریعتر و اقتصادیتر شود. مدل T اتومبیلی بود که در همه جای اروپا بهراحتی استفاده میشد و موتورش آنقدر قوی بودکه در زمینهای ناهموار به راحتی حرکت میکرد. این اتومبیل، به سادگی تعمیر میشد و حتی یک کشاورز با کمی دقت میتوانست قطعات معیوب آن را عوض کند. قیمت این اتومبیل در آن زمان، ۸۵۰ دلار بود. این قیمت اگرچه نسبت به درآمد مردمان عادی، قیمت بالایی محسوب میشد، ولی نسبت به اتومبیلهای زمان خودش بسیار ارزان بود.
چندی از مقاطع بسیار مهم و تحولات اساسی در تاریخچه خودرو:
سال ۱۷۶۷ میلادی: ساخت اولین وسیله نقلیه خودروئی قابل استفاده توسط کان
سال ۱۸۷۶ میلادی: ساخت موتور چهارزمانه توسط اتو و لانگن
سال ۱۸۸۳ میلادی: ساخت موتور کاربوراتوردار با دور زیاد توسط دیملر
سال ۱۸۸۴میلادی: ساخت اولین موتور سیکلت با قدرت ۲/۱ اسب بخار توسط دیلمر
سال ۱۸۸۵ میلادی:ساخت اتومبیل سه چرخه با دستگاه اشتعال برقی توسط بنز
سال ۱۸۹۳ میلادی: ساخت کاربراتورردولف دیزل
سال ۱۹۰۰ میلادی: طراحی ساختمان کلی اتومبیل به نحوی که امروزه هم رایج است
سال ۱۹۲۴ میلادی: ساخت یک خودرو با استفاده از موتور دیزل توسط کارخانه بنز
سال ۱۹۵۷ میلادی: ساخت موتور وانکل
ساختمان خودروها
هر خودرو را میتوان به هفت بخش کلی تقسیم کرد که عبارتاند از:
مولد قدرت(موتور): در این واحد که انرژی شیمیایی بنزین به انرژی مکانیکی تبدیل میشود حرارت ناشی از سوختن هیدروکربورها با بالاتر از ۷۰۰درجهٔ سانتیگراد میرسدکه به علت بازده مفید سیستم از هر ۴ قسمت حرارت تولید شده۱ قسمت به انرژی مکانیکی تبدیل میشدو بقیه به صورت هوای گرم یا دودهای حاصل از احتراق از موتور خارج میشود
در یک موتور در حدود ۱۲۰ تا ۱۵۰ قطعهٔ متحرک وجود دارد که همه نیاز به روغن کاری دارند با توجه به درست کار کردن سیستم روغنکاری و لی باز هم عمر مفید یک خودرو ۸ سال کار و یا پیمودن۱۵۰۰۰۰کیلومترمسافت است.در حقیقت، عملکرد موتور چهار مرحله است که به اختصار به توضیح آنها میپردازیم.
1. در مرحله اول، سوپاپ ورود هوا باز شده و با حرکت رو به پایین پیستون، مخلوط هوا و سوخت وارد سیلندر میشود.
2. در این مرحله، سوپاپها بسته شده و با حرکت رو به بالای پیستون، مخلوط هوا و سوخت به شدت فشرده میشود.
3. وقتی که پیستون به بالاترین سطح خود رسید، با جرقه زدن شمع، احتراق انجام میشود و نیروی حاصل از احتراق، پیستون را با فشار بسیار بالا به پایین هدایت میکند.
4. در مرحله آخر نیز سوپاپ خروجی باز شده و با حرکت رو به بالای پیستون، تمامی گازهای حاصل از احتراق، از سیلندر خارج میشوند. این چرخه چهار مرحلهای، به سرعت در موتور تکرار شده و موتور روشن میشود. گفتنی است، در خودروها، برای افزایش توان خروجی، از موتورهای 4، 6، 8، و یا 12 سیلندر استفاده میشود. در این فیلم کوتاه شما میتوانید بهخوبی با مطالب بالا آشنا شوید.
سیستم انتقال قدرت:این مجموعه وظیفه دارد قدرت تولیدی موتور را به چرخها انتقال دهد که شامل جعبه دنده یا مبدل گشتاور و سرعت، وکلاچ میباشد.
گروه فنر بندی و تعلیق:در اتومبیلهای جدید دستگاه فنر بندی در هر دقیقه بیش از ۱۰۰۰تا ۱۲۰۰بار نوسان میکند تا اتاق و شاسی، سرنشینان را در معرض ضربههای ناشی از ناهواریها ی جاده قرار ندهد
گروه چرخ بندی ترمزها:به طور متوسط در هر ۹۰۰۰۰کیلو متر مسافت پیموده شده یا هر شش سال کار خودرو هر چرخ حدود ۹۵ میلیون بار چرخش میکند
گروه بدنه و شاسی:بدنهٔ خودرهای جدید طوری ساخته میشود که بتواند تمامی قطعات را نگهداری کند در هر بدنهٔ خودرو حدود ۴۰متر مربع ورق فولادی به کار میرود که ضخامت آن۴/۰ تا ۲/۱می باشد
گروه هدایت و فرمان:نیروی متوسطی که لازم است تا بتوا خودرو را در یک پیچ معمولی هدایت کرد بین ۵ تا ۱۰ کیلوگرم میباشد ولی سیستمهای جدید فرمان ای نیرو را به حدود ۳۰گرم کاهش دادهاست
گروه مدارات الکتریکی:از باتریهای ۲۴،۱۲،۶ ولتی برای راه اندازی و روشن کردن موتور استفاده میشود سیستم جرقه زنی را تا ۳۰۰۰۰ولت افزایش داده برای جرقه زنی موتور اماده میکند در این گروه همچنین چراغهای روشنایی و علایم وبرف پاکنها و بخاری و دیگر وسایل الکتریکی نصب شدهاست
طرز کار خودرو
خودروهای امروزی جهت تولید قدرت از سوختهای فسیلی استفاده میکنند. این خودروها همگی دارای موتورهای درونسوز هستند که با سو زاندن بنزین، گازوئیل و یا گاز طبیعی انرژی ذخیره شده در این سوختها را به شکل انرژی جنبشی قابل استفاده در میآورند. (این کار در موتور خودرو انجام میشود).
توان تولید شده در موتور خودرو به واسطه سیستم انتقال نیرو از موتور خودرو به چرخهای آن منتقل میشود. در واقع چرخهای خودرو عامل ارتباط خودرو با زمین و به وجود آورنده حرکت خودرو است. آنگاه حرکت تولید شده به وسیله انسان، یا برای جابجایی و یا برای کشیدن وسیله دیگری مورد استفاده قرار میگیرد.
خودروی پرنده
خودروی برقی را یک شرکت فرانسوی طراحی نموده است.این خودرو پرنده که پگاس نام دارد می تواند تا ارتفاع 3 هزار متری سطح زمین پرواز کند. ارتش فرانسه از تولید این خودرو استقبال کرده و برای تولید هر دستگاه 60 هزار یورو سرمایه گذاری می کند. این خودرو توسط شرکت ویلون ساخته می شود و برای به پرواز درآمدن و به زمین نشستن به یکصد متر باند نیاز دارد و می تواند با سرعتی معادل 80 کیلومتر در ساعت در آسمان به حرکت درآید.همچنین در سطح زمین می تواند با سرعتی معادل یکصد کیلومتر در ساعت حرکت کند و میزان ذخیره سوخت آن برای پرواز به مدت 3 ساعت کافی است. طراح این خودرو که از سال 2008 بر روی این طرح کار می کند هدف از ساخت آن را تغییر کاربری سریع برای حرکت در زمین و آسمان اعلام کرده است، زیرا این خودرو به خاطر سبکی قادر است در اندک زمان ممکن از حرکت در آسمان به حرکت در سطح زمین و بالعکس مبادرت کند.ابراز امیدواری کرد که پس از پشت سر گذاردن مراحل آزمایشی، این خودرو در مرحله تولید انبوه با قیمتی معادل صد هزار یورو وارد بازار شود.
خودروی برقی
خودرو برقی به خودروی میگویند که از باتری جهت نیروی محرکه بهجای موتور درونسوز استفاده میکند.
اولین خودروهای برقی در قرن نوزدهم ظاهر شدند. تولید اینگونه خودروها با تولید انبوه اتومبیل احتراقی دچار افت شدید گردید. اما برخی خودروهای برقی همانند تسلا رودستر (یک خودروی لوکس برقی) و جنرال موتورز ایوی-۱ موفقیت آمیز بودهاند.
برخی نمونه خودروی برقی
خودروی تماماً الکتریکی Tesla Model S، سریعترین خودروی سدانی است که تاکنون در آمریکا ساخته شده. جالب است بدانید که 0 تا 100 این خودرو چیزی درحدود 3.9 ثانیه است. قدرت موتور این خودرو 416 اسب بخار معادل یک Audi R8 تولید شرکت تیونیگ "منصوری" است. در Tesla Model S که از بدنهای آلومینیومی ساخته شده است، یک موتور الکتریکی 16,000 دوربردقیقه با گشتاور 600 نیوتن-متر بهکار رفته است. این موتور توسط تعداد بسیار زیادی از پکیجهای باتری متشکل از 7,000 سلول لیتیم ـ یون که در کف خودرو جاسازی شدهاند، به چرخش درمیآید و نکته قابلتوجه همین باتریها هستند که وزنی در حدود 455 کیلوگرم دارند. باتریها در هر شکل و اندازهای میتوانند باشند. شارژ باتریهای این خودرو از طریق شارژرهای 110 ولت یا 220 ولت خانگی به راحتی امکانپذیر است.
REVA
خودروی REVAi که در بریتانیا به نام G-Wiz شناخته میشود یک خودروی کوچک الکتریکی است که به وسیله تولیدکننده هندی به نام REVA Electric و از سال ۲۰۰۱ تولید میگردد. شرکت REVA تا سال ۲۰۱۱ بیش از ۴۰۰۰ دستگاه از این نوع خودرو را در ۲۶ کشور جهان به فروش رساندهاست. در بسیاری از کشورها REVAi استانداردهای کافی جهت به رسمیت شناخته شدن به عنوان یک خودروی کامل را بدست نیاورده به نحوی که در سایر کلاسها نظیر خودروی شبه برقی در آمریکا و چهارچرخه موتوری در اروپا طبقهبندی شدهاست. این خودرو در ابتدا تحت نام REVA شناخته میشد که بعداً با تغییرات و بهینه سازیهای انجام شده بر روی آن تحت نام REVAi و با قابلیتهای بهتر عرضه گردید. رویهمرفته مدل قدیمی و جدید آن لقب پرفروشترین خودروی برقی جهان را تا اواخر سال ۲۰۰۹ به خود اختصاص دادهاست.
طراحی
REVAi یک خودروی هاچ بک ۳ در و کوچک است که دارای ابعاد 2.6m طول، 1.3mعرض و 1.5m ارتفاع میباشد. این خودرو قابلیت حمل ۲ بزرگسال در جلو و ۲ کودک را در صندلیهای عقب دارا بوده و صندلیهای عقب میتوانند به منظور ایجاد فضا برای حمل بار بیشتر کاملاً خوابانده شوند. حداکثر وزن مسافر و بار این خودرو به صورت توام ۲۷۰ کیلوگرم میباشد. REVAi به منظور سفرهای درون شهری و به ویژه تردد بین منزل و محل کار خصوصاً در ترافیکهای سنگین طراحی شده و در اروپا این خودرو تحت عنوان چهارچرخه سنگین (Category L7) طبقه بندی شدهاست. این خودرو دارای اجازه صادرات به آمریکا است به شرطی که دارای محدودکننده سرعت به کمتر از ۲۵ مایل در ساعت بوده و به منظور رفتوآمدهای کوتاه (Neighborhood Electric Vehicle) از آن استفاده گردد.
مدلها
REVA
مدل اولیه این خودرو که از سالهای ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۷ تولید میشد REVA نام گرفت (در بریتانیا G-Wiz). نیروی محرکه این خودرو از طریق یک موتور 4.8 Kw (4.6 hp) تامین میگردد که توسط یک کنترلر DC با جریان خروجی 400A کنترل شده و حداکثر توان آن به 13.1kw (17.6hp) بالغ میگردد. این توان از طریق ۸ عدد باتری 6V-200Ah که به صورت سری و دارای ولتاژ نهایی 48V هستند بدست آمده و در زیر صندلی جلوی خودرو تعبیه شدهاند. این مدل به دلیل عدم وجود شاسی قدرتمند قادر به گذراندن تستهای استاندارد تصادف با سرعت 40 km/h (25mph) نبود.
REVAi
در ژانویه سال ۲۰۰۸ یک مدل جدید از این خودرو به نام REVAi به بازار معرفی شد که دارای یک سیستم درایو AC است و باعث میشود سرعت آن به حداکثر 80km/h (50mph) افزایش یابد. این درایو ۳۵۰ آمپری یک موتور AC سه فاز با توان حداکثر 13Kw (17 hp) که نیروی محرکه خودرو است را کنترل مینماید. همانند مدل REVA توان الکتریکی این خودرو نیز از طریق ۶ عدد باتری 6V-200Ah که در زیر صندلیهای جلو تعبیه شدهاند بدست میآید. این خودرو دارای یک سوئیچ تقویتی (boost) میباشد که با فعال شدن آن ۴۰% گشتاور اضافی جهت شتابگیری بهتر و توانائی بالا رفتن از مسیرهای کوهستانی به آن افزوده شده و حدکثر سرعت آن را نیز به 80km/h میرساند. وزن این خودرو 665kg بوده که 270kg از آن مربوط به باتریهاست. مسافت نرمال پیموده شده توسط REVAi با یک بار شارژ حدود 80km است که البته درصورت رانندگی سریع یا استفاده از بخاری و کولر خودرو این مسافت کاهش خواهد یافت. جهت تصحیح مشکلات ایمنی مدل قبلی با همکاری شرکت لوتوس، ویژگیهای ایمنی متعدد و جدیدی به این خودرو افزوده شدهاست که از جمله ترمزهای دیسکی در جلو و شاسی تقویت شده را میتوان نام برد که به خوبی تستهای تصادف در سرعت 40km/h را بوسیله موسسه استاندارد ARIA در کشور هند گذراندهاست.
REVA L-ion
در ژانویه سال ۲۰۰۹ مدل جدیدی به بازار ارائه شد که REVA L-ion نام گرفت. این مدل از نظر ظاهر مشابه مدل REVAi است ولی باتریهای آن از نوع Li-ion (Lithium-ion) بوده که علاوه بر کاهش وزن خودرو به 565kg، کاهش زمان شارژ به ۶ ساعت و افزایش مسافت طی شده بعد از یک شارژ کامل تا 120km را نیز به همراه داشتهاست. همچنین عملکرد این باتریها کمتر تحت تاثیر تغییرات دما قراردارد. علاوه بر تغییر در باتریها، REVA L-ion دارای یک پانل خورشیدی جهت شارژ باتریها به وسیله انرژی خورشیدی برروی سقف آن است. همچنین افزون بر باتری شارژر نصب شده برروی خودرو، یک ایستگاه شارژ باتری ۳فاز که نیازمند اتصال برق ۳فاز است نیز آماده ارائه میباشد که در عرض ۱ ساعت قادر به شارژ ۹۰ درصد ضرفیت باتریهای خودرو خواهد بود.
قیمت
بیش از ۴۰۰۰ دستگاه از مدلهای مختلف REVA تا اواسط مارس ۲۰۱۱ فروخته شده که کشورهای واردکننده این خودرو عبارتند از: اتریش، برزیل، شیلی، کلمبیا، کاستاریکا، قبرس، فرانسه، آلمان، یونان، مجارستان، ایسلند، هند، ایرلند، نروژ، ژاپن، مالتا، موناکو، نپال، جزایر نورفولک، پرو، فیلیپین، پرتغال، اسپانیا، سریلانکا و بریتانیا. قیمت این خودرو، هم اکنون در بریتانیا تقریباً ۹۹۹۵ یورو برای مدل استاندارد (مدل G-Wiz) است. این خودرو از پرداخت شارژ مربوط به نقاط پرترافیک لندن معاف است چرا که به عنوان خودروی الکتریکی طبقهبندی شدهاست. این خودرو همچنین در کشورهای اروپایی دیگر نظیر اسپانیا و نروژ نیز فروخته شدهاست. در کاستاریکا، REVAi در مارس ۲۰۰۹ وارد شد و به قیمت ۱۳۰۰۰ دلار آمریکا فروخته شد. در بازار شیلی این خودرو ۱۲۰۰۰ دلار آمریکا قیمت گذاری شدهاست. در جمهوری ایرلند خودروی REVAi به قیمت ۱۱۵۰۰ یورو قیمت گذاری شده و مدل بهتر آن با نام REVA L-ion به قیمت ۱۷۵۰۰ یورو به فروش میرسد. همچنین در هندوستان REVA به مبلغ ۳۵۰،۰۰۰ روپیه به فروش رسیده و هزینه شارژ آن 0.8 cent/Km برآورد میگردد که باید در کنار قیمت 1.3 USD/Liter برای بنزین در هند مورد توجه قرار گیرد.
ملاحظات ایمنی
REVA از اکثر مقررات ایمنی تصادفات در اروپا به دلیل وزن کم و طبقهبندی شدن در ردیف چهارچرخههای سنگین به جای خودرو معاف شدهاست. دپارتمان حمل و نقل بریتانیا پس از آزمون تصادم، یک دستگاه خودروی REVA مدل G-Wiz (که اکنون از رده تولید خارج است) با مانع غیر قابل انعطاف در ۲۴ آوریل ۲۰۰۷، ملاحظات جدی ایمنی را در این خودرو مشخص نمود. مشابه همین تست، یک آزمایش دیگر نیز که به وسیله مجله Top Gear و بر اساس مقررات تست تصادفات NCAP اروپا انجام پذیرفت، مشخص کرد که سرنشینان این خودرو در تصادفات با سرعت 64 Km/h متحمل صدمات جدی و بعضاً بسیار جدی خواهند شد. در نتیجه آزمونهای یاد شده، مدلهای REVAi و REVA L-ion شامل ویژگیهای متعدد ایمنی نظیر ترمزهای دیسکی جلو و شاسی تقویت شده و با طراحی مجدد هستند که آزمون تصادفات آن توسط ARAI در هند موفقیتآمیز بودهاست. فیلم آزمون تصادف از جلوی مدل جدید با سرعت 40 Km/h هم اکنون به صورت آنلاین در دسترس قراردارد. کمپانی تولید REVA (RECC) در سال ۲۰۰۸ مدعی شد که این خودرو دارای رکورد ایمنی عالی است به نحوی که در مجموع ۸۰ میلیون کیلومتر کاربرد این خودرو در سراسر جهان، حتی یک مورد فوت یا وارد آمدن صدمه جدی به سرنشینان رخ ندادهاست.
ریزترین خودروی برقی جهان
خودروهای برقی متعددی طی سالهای گذشته تولید شدهاند که از ابعاد کوچکی برخوردار بودهاند، با این همه تمامی این خودروهای کوچک در مقایسه با خودروی برقی که دانشمندان سوئیسی ابداع کردهاند بسیار غول پیکر به شمار میروند. به گزارش خبرگزاری مهر، گروه سوئیسی «امپتا» طی همکاری با دانشمندان هلندی دانشگاه گرونینگن یکی از بی نظیرترین خوردوهای برقی جهان را ساختهاند که ابعاد آن 4x2 نانومتر است.
این نانوخودرو که از یک تک مولکول ساخته شده دارای چهار چرخ است که عملکرد هر یک از چرخها مشابه چرخی با موتور مجزا است. این خودرو میتواند در مسیری مستقیم بر روی سطحی مسی حرکت کند و به جای حمل باتری برق مورد نیاز خود را از سر «میکروسکوپ پویشی تونلی» که بالای آن قرار خواهد گرفت، تامین کند.
این نانوخودرو برای هر نیم دوری که چرخهایش خواهند زد به ۵۰۰ میلی ولت انرژی نیاز خواهد داشت. زمانی که خودرو وارد یک دست انداز میشود، الکترونها از میان مولکول نفوذ کرده و منجر به تغییرات ساختاری برگشت پذیری در هریک از موتورها یا چرخها میشوند. این تغییرات باعث میشوند هر چهار چرخ به صورت همزمان به جلو حرکت کنند.
بر اساس گزارش گیزمگ، اجرایی کردن این کار برای هماهنگ سازی حرکت همزمان چرخها در عمل بسیار دشوار است با این همه در نهایت پس از ۱۰ تحریک الکتریکی، نانوخودرو توانست ۶ نانومتر به جلو حرکت کند.
کاربرد خودرو
کاربرد خودروها در زندگی امروزه بشر بسیار متنوع و بسیار گستردهاست بطوری که اگر خودروها را از زندگی روزمره حذف کنیم شاید تمدن بشری دیگر به شکل کنونی وجود نداشته باشد. عمده فعالیت خودروها در زمینههای زیر است:
ترابری:
واژه ترابری خود گویای فعالیت انجام شده توسط خودروها است. چرا که قسمت اعظم مواد و اشیاء انسانها نیز خود بخش وسیعی از حمل و نقل را شامل میشود.
تولید توان کششی:
کاربرد دیگر خودروها در تولید توان کششی است که در بخشهایی مثل کشاورزی و یا صنعت و یا خدمات مورد استفاده قرار میگیرد. این کاربرد میتواند در قالب یک تراکتور کشاورزی یا یک لیفتتراک و یدککش و یا یک ماشین راهسازی جلوه گر شود.
خودروی اسپورت
خودروی اسپرت اصطلاحی است که به خودروهای پر سرعت، کم ساخت و گاهی روباز گفته میشود.
بررسی
خودروهای اسپرت میتوانند مجلل یا غیر مجلل باشند اما رانندگی و عملکرد مکانیکی در آنها مورد نیاز است.بسیاری از رانندگان به نام و برند خودرو و سابقه و شهرت آن در مسابقات به عنوان معیار کیفیت خودروی اسپرت توجه میکنند (مانند خودروهای پورشه، لوتوس و فراری)؛ اما برندهایی نیز مانند لامبورگینی موجودند که خودروهای مسابقهای نمیسازند اما بصورت انبوهی میان دوستداران خودروهای اسپرت طرفدار دارند.
خودروی اسپرت در مقابل خودروهای ورزشی
برخی خودروها ممکن است ورزشی باشند اما به گروه خودروهای اسپرت تعلق نداشته باشند؛ بطوریکه بسیاری از خودروهای اسپرت کامپکت، سدان اسپرت، عضلانی، هات هاچبک و غیره، با اینکه ویژگیهای مشترکی با خودروهای اسپرت دارند، خودروی اسپرت بحساب نمیآیند.آنان بیشتر بخاطر جا باز کردن در بازار فروش به نام خودروهای اسپرت در میآیند.
شاید بتوان اولین ایدهٔ مکتوب در مورد وسیلهٔ نقلیهای را که بدون نیروی انسان یا حیوانات قادر به حرکت باشد، در ایلیاد اثر هومر یافت. در قسمتی از رمان، هفاستوس (خدای آتش و فلزکاری) یک سهچرخهٔ متحرک میسازد و از آن برای جابجایی استفاده میکند. ∗ اما در عالم واقع، این وسیله برای اولین بار در سال ۱۶۷۸ توسط پدر فردیناند فربیست مبلغ مسیحی بلژیکی در چین طراحی و ساخته شد که توسط
بخار کار میکرد. این خودرو اولیه ۶۵ سانتی متر طول داشت و به عنوان وسیله سرگرمی برای امپراطور چین ساخته شده بود. اولین اتومبیل واقعی با نیروی بخار که برای جابجائی انسان و بار بکار گرفته شد در سال ۱۷۶۷ توسط نیکلاس جوزف کان فرانسوی طراحی و ساخته شد. خودرو کان میتوانست ۴ تن بار به همراه ۲ خدمه را با سرعت ۷/۸ کیلومتر بر ساعت به حرکت در آورد. اولین تصادف خودروئی جهان نیز با این خودرو در سال ۱۷۷۱ اتفاق افتاد.
موتور احتراقی در سال ۱۸۶۰ میلادی بهوسیلهٔ یک بلژیکی به نام اتین لونوار اختراع شد. پس از آن، روند تکامل صنعت خودروسازی تداوم یافت و در بین سالهای ۱۸۶۰ تا ۱۹۷۰ میلادی در اروپا اختراعات مختلفی به وسیله چند تن از مهندسان انجام گرفت.
نخستین خودرو با موتور برون سوز یک موتور کوچک بود که بر روی یک گاری کوچک نصب شد. این خودرو را زیگفرد مارکوس در سال ۱۸۷۴ میلادی در شهر وین ساخت. موتور این وسیله نقلیه، موتور بخاری یا موتور برون سوز نام گرفت. اما بهتدریج موتورهای برونسوز تبدیل به موتورهای درونسوز گردیدند. در موتورهای درونسوز، مخلوط هوا و گاز در داخل سیلندر به وسیله جرقه محترق میگردد. اولین نمونه موتور احتراق داخلی را یک مهندس آلمانی به نام نیکلاس اتو ساخت. موتورهای امروزی، در حقیقت نمونه تکامل یافته این موتور محسوب میشوند.
اختراع خودرو به کارل بنز نسبت داده میشود. او در سال ۱۸۸۵ موفق به ساخت اولین خودرو با موتور احتراقی گردید. در سال ۱۸۸۸ برتا بنر همسر کارل بنز اولین سفر خودروئی را با خودرو سه چرخ ساخت بنز انجام داد. در این سفر او فاصله ۱۰۶ کیلومتری مانهایم تا فورتزهایم را برای بر گرداندن فرزندانش ریچارد و یوگن بصورت رفت و طی کرد. او دلیل این سفر را دیدار مادرش در فورتزهایم ذکر کرد ولی در حقیقت هدف او از این سفر نشان دادن قابلیتهای خودرو بود.
درعین حال، برخی به اشتباه، هنری فورد را به عنوان مخترع خودرو میدانند. این اشتباه به این خاطر رخ میدهد که هنری فورد، در واقع، ایدهٔ تولید اتومبیل ارزان قیمت را تحقق بخشید و استفاده از خودرو را در مقیاس گسترده و توسط مردم عادی امکانپذیر نمود. هنری فورد در سال ۱۸۹۱ یک موتور کوچک گازوئیلی طراحی کرد و سه سال بعد، یک ماشین گازوئیلی ساخت که به نام کالسکه بدون اسب شناخته میشود. ۵ سال بعد، هنری فورد طراحی ماشینهای موسوم به مدل A و مدل T را آغاز کرد. او سرانجام توانست خط تولید و مونتاژ این اتومبیلها را توسعه دهد تا تولید ماشینها سریعتر و اقتصادیتر شود. مدل T اتومبیلی بود که در همه جای اروپا بهراحتی استفاده میشد و موتورش آنقدر قوی بودکه در زمینهای ناهموار به راحتی حرکت میکرد. این اتومبیل، به سادگی تعمیر میشد و حتی یک کشاورز با کمی دقت میتوانست قطعات معیوب آن را عوض کند. قیمت این اتومبیل در آن زمان، ۸۵۰ دلار بود. این قیمت اگرچه نسبت به درآمد مردمان عادی، قیمت بالایی محسوب میشد، ولی نسبت به اتومبیلهای زمان خودش بسیار ارزان بود.
چندی از مقاطع بسیار مهم و تحولات اساسی در تاریخچه خودرو:
سال ۱۷۶۷ میلادی: ساخت اولین وسیله نقلیه خودروئی قابل استفاده توسط کان
سال ۱۸۷۶ میلادی: ساخت موتور چهارزمانه توسط اتو و لانگن
سال ۱۸۸۳ میلادی: ساخت موتور کاربوراتوردار با دور زیاد توسط دیملر
سال ۱۸۸۴میلادی: ساخت اولین موتور سیکلت با قدرت ۲/۱ اسب بخار توسط دیلمر
سال ۱۸۸۵ میلادی:ساخت اتومبیل سه چرخه با دستگاه اشتعال برقی توسط بنز
سال ۱۸۹۳ میلادی: ساخت کاربراتورردولف دیزل
سال ۱۹۰۰ میلادی: طراحی ساختمان کلی اتومبیل به نحوی که امروزه هم رایج است
سال ۱۹۲۴ میلادی: ساخت یک خودرو با استفاده از موتور دیزل توسط کارخانه بنز
سال ۱۹۵۷ میلادی: ساخت موتور وانکل
ساختمان خودروها
هر خودرو را میتوان به هفت بخش کلی تقسیم کرد که عبارتاند از:
مولد قدرت(موتور): در این واحد که انرژی شیمیایی بنزین به انرژی مکانیکی تبدیل میشود حرارت ناشی از سوختن هیدروکربورها با بالاتر از ۷۰۰درجهٔ سانتیگراد میرسدکه به علت بازده مفید سیستم از هر ۴ قسمت حرارت تولید شده۱ قسمت به انرژی مکانیکی تبدیل میشدو بقیه به صورت هوای گرم یا دودهای حاصل از احتراق از موتور خارج میشود
در یک موتور در حدود ۱۲۰ تا ۱۵۰ قطعهٔ متحرک وجود دارد که همه نیاز به روغن کاری دارند با توجه به درست کار کردن سیستم روغنکاری و لی باز هم عمر مفید یک خودرو ۸ سال کار و یا پیمودن۱۵۰۰۰۰کیلومترمسافت است.در حقیقت، عملکرد موتور چهار مرحله است که به اختصار به توضیح آنها میپردازیم.
1. در مرحله اول، سوپاپ ورود هوا باز شده و با حرکت رو به پایین پیستون، مخلوط هوا و سوخت وارد سیلندر میشود.
2. در این مرحله، سوپاپها بسته شده و با حرکت رو به بالای پیستون، مخلوط هوا و سوخت به شدت فشرده میشود.
3. وقتی که پیستون به بالاترین سطح خود رسید، با جرقه زدن شمع، احتراق انجام میشود و نیروی حاصل از احتراق، پیستون را با فشار بسیار بالا به پایین هدایت میکند.
4. در مرحله آخر نیز سوپاپ خروجی باز شده و با حرکت رو به بالای پیستون، تمامی گازهای حاصل از احتراق، از سیلندر خارج میشوند. این چرخه چهار مرحلهای، به سرعت در موتور تکرار شده و موتور روشن میشود. گفتنی است، در خودروها، برای افزایش توان خروجی، از موتورهای 4، 6، 8، و یا 12 سیلندر استفاده میشود. در این فیلم کوتاه شما میتوانید بهخوبی با مطالب بالا آشنا شوید.
سیستم انتقال قدرت:این مجموعه وظیفه دارد قدرت تولیدی موتور را به چرخها انتقال دهد که شامل جعبه دنده یا مبدل گشتاور و سرعت، وکلاچ میباشد.
گروه فنر بندی و تعلیق:در اتومبیلهای جدید دستگاه فنر بندی در هر دقیقه بیش از ۱۰۰۰تا ۱۲۰۰بار نوسان میکند تا اتاق و شاسی، سرنشینان را در معرض ضربههای ناشی از ناهواریها ی جاده قرار ندهد
گروه چرخ بندی ترمزها:به طور متوسط در هر ۹۰۰۰۰کیلو متر مسافت پیموده شده یا هر شش سال کار خودرو هر چرخ حدود ۹۵ میلیون بار چرخش میکند
گروه بدنه و شاسی:بدنهٔ خودرهای جدید طوری ساخته میشود که بتواند تمامی قطعات را نگهداری کند در هر بدنهٔ خودرو حدود ۴۰متر مربع ورق فولادی به کار میرود که ضخامت آن۴/۰ تا ۲/۱می باشد
گروه هدایت و فرمان:نیروی متوسطی که لازم است تا بتوا خودرو را در یک پیچ معمولی هدایت کرد بین ۵ تا ۱۰ کیلوگرم میباشد ولی سیستمهای جدید فرمان ای نیرو را به حدود ۳۰گرم کاهش دادهاست
گروه مدارات الکتریکی:از باتریهای ۲۴،۱۲،۶ ولتی برای راه اندازی و روشن کردن موتور استفاده میشود سیستم جرقه زنی را تا ۳۰۰۰۰ولت افزایش داده برای جرقه زنی موتور اماده میکند در این گروه همچنین چراغهای روشنایی و علایم وبرف پاکنها و بخاری و دیگر وسایل الکتریکی نصب شدهاست
طرز کار خودرو
خودروهای امروزی جهت تولید قدرت از سوختهای فسیلی استفاده میکنند. این خودروها همگی دارای موتورهای درونسوز هستند که با سو زاندن بنزین، گازوئیل و یا گاز طبیعی انرژی ذخیره شده در این سوختها را به شکل انرژی جنبشی قابل استفاده در میآورند. (این کار در موتور خودرو انجام میشود).
توان تولید شده در موتور خودرو به واسطه سیستم انتقال نیرو از موتور خودرو به چرخهای آن منتقل میشود. در واقع چرخهای خودرو عامل ارتباط خودرو با زمین و به وجود آورنده حرکت خودرو است. آنگاه حرکت تولید شده به وسیله انسان، یا برای جابجایی و یا برای کشیدن وسیله دیگری مورد استفاده قرار میگیرد.
خودروی پرنده
خودروی برقی را یک شرکت فرانسوی طراحی نموده است.این خودرو پرنده که پگاس نام دارد می تواند تا ارتفاع 3 هزار متری سطح زمین پرواز کند. ارتش فرانسه از تولید این خودرو استقبال کرده و برای تولید هر دستگاه 60 هزار یورو سرمایه گذاری می کند. این خودرو توسط شرکت ویلون ساخته می شود و برای به پرواز درآمدن و به زمین نشستن به یکصد متر باند نیاز دارد و می تواند با سرعتی معادل 80 کیلومتر در ساعت در آسمان به حرکت درآید.همچنین در سطح زمین می تواند با سرعتی معادل یکصد کیلومتر در ساعت حرکت کند و میزان ذخیره سوخت آن برای پرواز به مدت 3 ساعت کافی است. طراح این خودرو که از سال 2008 بر روی این طرح کار می کند هدف از ساخت آن را تغییر کاربری سریع برای حرکت در زمین و آسمان اعلام کرده است، زیرا این خودرو به خاطر سبکی قادر است در اندک زمان ممکن از حرکت در آسمان به حرکت در سطح زمین و بالعکس مبادرت کند.ابراز امیدواری کرد که پس از پشت سر گذاردن مراحل آزمایشی، این خودرو در مرحله تولید انبوه با قیمتی معادل صد هزار یورو وارد بازار شود.
خودروی برقی
خودرو برقی به خودروی میگویند که از باتری جهت نیروی محرکه بهجای موتور درونسوز استفاده میکند.
اولین خودروهای برقی در قرن نوزدهم ظاهر شدند. تولید اینگونه خودروها با تولید انبوه اتومبیل احتراقی دچار افت شدید گردید. اما برخی خودروهای برقی همانند تسلا رودستر (یک خودروی لوکس برقی) و جنرال موتورز ایوی-۱ موفقیت آمیز بودهاند.
برخی نمونه خودروی برقی
خودروی تماماً الکتریکی Tesla Model S، سریعترین خودروی سدانی است که تاکنون در آمریکا ساخته شده. جالب است بدانید که 0 تا 100 این خودرو چیزی درحدود 3.9 ثانیه است. قدرت موتور این خودرو 416 اسب بخار معادل یک Audi R8 تولید شرکت تیونیگ "منصوری" است. در Tesla Model S که از بدنهای آلومینیومی ساخته شده است، یک موتور الکتریکی 16,000 دوربردقیقه با گشتاور 600 نیوتن-متر بهکار رفته است. این موتور توسط تعداد بسیار زیادی از پکیجهای باتری متشکل از 7,000 سلول لیتیم ـ یون که در کف خودرو جاسازی شدهاند، به چرخش درمیآید و نکته قابلتوجه همین باتریها هستند که وزنی در حدود 455 کیلوگرم دارند. باتریها در هر شکل و اندازهای میتوانند باشند. شارژ باتریهای این خودرو از طریق شارژرهای 110 ولت یا 220 ولت خانگی به راحتی امکانپذیر است.
REVA
خودروی REVAi که در بریتانیا به نام G-Wiz شناخته میشود یک خودروی کوچک الکتریکی است که به وسیله تولیدکننده هندی به نام REVA Electric و از سال ۲۰۰۱ تولید میگردد. شرکت REVA تا سال ۲۰۱۱ بیش از ۴۰۰۰ دستگاه از این نوع خودرو را در ۲۶ کشور جهان به فروش رساندهاست. در بسیاری از کشورها REVAi استانداردهای کافی جهت به رسمیت شناخته شدن به عنوان یک خودروی کامل را بدست نیاورده به نحوی که در سایر کلاسها نظیر خودروی شبه برقی در آمریکا و چهارچرخه موتوری در اروپا طبقهبندی شدهاست. این خودرو در ابتدا تحت نام REVA شناخته میشد که بعداً با تغییرات و بهینه سازیهای انجام شده بر روی آن تحت نام REVAi و با قابلیتهای بهتر عرضه گردید. رویهمرفته مدل قدیمی و جدید آن لقب پرفروشترین خودروی برقی جهان را تا اواخر سال ۲۰۰۹ به خود اختصاص دادهاست.
طراحی
REVAi یک خودروی هاچ بک ۳ در و کوچک است که دارای ابعاد 2.6m طول، 1.3mعرض و 1.5m ارتفاع میباشد. این خودرو قابلیت حمل ۲ بزرگسال در جلو و ۲ کودک را در صندلیهای عقب دارا بوده و صندلیهای عقب میتوانند به منظور ایجاد فضا برای حمل بار بیشتر کاملاً خوابانده شوند. حداکثر وزن مسافر و بار این خودرو به صورت توام ۲۷۰ کیلوگرم میباشد. REVAi به منظور سفرهای درون شهری و به ویژه تردد بین منزل و محل کار خصوصاً در ترافیکهای سنگین طراحی شده و در اروپا این خودرو تحت عنوان چهارچرخه سنگین (Category L7) طبقه بندی شدهاست. این خودرو دارای اجازه صادرات به آمریکا است به شرطی که دارای محدودکننده سرعت به کمتر از ۲۵ مایل در ساعت بوده و به منظور رفتوآمدهای کوتاه (Neighborhood Electric Vehicle) از آن استفاده گردد.
مدلها
REVA
مدل اولیه این خودرو که از سالهای ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۷ تولید میشد REVA نام گرفت (در بریتانیا G-Wiz). نیروی محرکه این خودرو از طریق یک موتور 4.8 Kw (4.6 hp) تامین میگردد که توسط یک کنترلر DC با جریان خروجی 400A کنترل شده و حداکثر توان آن به 13.1kw (17.6hp) بالغ میگردد. این توان از طریق ۸ عدد باتری 6V-200Ah که به صورت سری و دارای ولتاژ نهایی 48V هستند بدست آمده و در زیر صندلی جلوی خودرو تعبیه شدهاند. این مدل به دلیل عدم وجود شاسی قدرتمند قادر به گذراندن تستهای استاندارد تصادف با سرعت 40 km/h (25mph) نبود.
REVAi
در ژانویه سال ۲۰۰۸ یک مدل جدید از این خودرو به نام REVAi به بازار معرفی شد که دارای یک سیستم درایو AC است و باعث میشود سرعت آن به حداکثر 80km/h (50mph) افزایش یابد. این درایو ۳۵۰ آمپری یک موتور AC سه فاز با توان حداکثر 13Kw (17 hp) که نیروی محرکه خودرو است را کنترل مینماید. همانند مدل REVA توان الکتریکی این خودرو نیز از طریق ۶ عدد باتری 6V-200Ah که در زیر صندلیهای جلو تعبیه شدهاند بدست میآید. این خودرو دارای یک سوئیچ تقویتی (boost) میباشد که با فعال شدن آن ۴۰% گشتاور اضافی جهت شتابگیری بهتر و توانائی بالا رفتن از مسیرهای کوهستانی به آن افزوده شده و حدکثر سرعت آن را نیز به 80km/h میرساند. وزن این خودرو 665kg بوده که 270kg از آن مربوط به باتریهاست. مسافت نرمال پیموده شده توسط REVAi با یک بار شارژ حدود 80km است که البته درصورت رانندگی سریع یا استفاده از بخاری و کولر خودرو این مسافت کاهش خواهد یافت. جهت تصحیح مشکلات ایمنی مدل قبلی با همکاری شرکت لوتوس، ویژگیهای ایمنی متعدد و جدیدی به این خودرو افزوده شدهاست که از جمله ترمزهای دیسکی در جلو و شاسی تقویت شده را میتوان نام برد که به خوبی تستهای تصادف در سرعت 40km/h را بوسیله موسسه استاندارد ARIA در کشور هند گذراندهاست.
REVA L-ion
در ژانویه سال ۲۰۰۹ مدل جدیدی به بازار ارائه شد که REVA L-ion نام گرفت. این مدل از نظر ظاهر مشابه مدل REVAi است ولی باتریهای آن از نوع Li-ion (Lithium-ion) بوده که علاوه بر کاهش وزن خودرو به 565kg، کاهش زمان شارژ به ۶ ساعت و افزایش مسافت طی شده بعد از یک شارژ کامل تا 120km را نیز به همراه داشتهاست. همچنین عملکرد این باتریها کمتر تحت تاثیر تغییرات دما قراردارد. علاوه بر تغییر در باتریها، REVA L-ion دارای یک پانل خورشیدی جهت شارژ باتریها به وسیله انرژی خورشیدی برروی سقف آن است. همچنین افزون بر باتری شارژر نصب شده برروی خودرو، یک ایستگاه شارژ باتری ۳فاز که نیازمند اتصال برق ۳فاز است نیز آماده ارائه میباشد که در عرض ۱ ساعت قادر به شارژ ۹۰ درصد ضرفیت باتریهای خودرو خواهد بود.
قیمت
بیش از ۴۰۰۰ دستگاه از مدلهای مختلف REVA تا اواسط مارس ۲۰۱۱ فروخته شده که کشورهای واردکننده این خودرو عبارتند از: اتریش، برزیل، شیلی، کلمبیا، کاستاریکا، قبرس، فرانسه، آلمان، یونان، مجارستان، ایسلند، هند، ایرلند، نروژ، ژاپن، مالتا، موناکو، نپال، جزایر نورفولک، پرو، فیلیپین، پرتغال، اسپانیا، سریلانکا و بریتانیا. قیمت این خودرو، هم اکنون در بریتانیا تقریباً ۹۹۹۵ یورو برای مدل استاندارد (مدل G-Wiz) است. این خودرو از پرداخت شارژ مربوط به نقاط پرترافیک لندن معاف است چرا که به عنوان خودروی الکتریکی طبقهبندی شدهاست. این خودرو همچنین در کشورهای اروپایی دیگر نظیر اسپانیا و نروژ نیز فروخته شدهاست. در کاستاریکا، REVAi در مارس ۲۰۰۹ وارد شد و به قیمت ۱۳۰۰۰ دلار آمریکا فروخته شد. در بازار شیلی این خودرو ۱۲۰۰۰ دلار آمریکا قیمت گذاری شدهاست. در جمهوری ایرلند خودروی REVAi به قیمت ۱۱۵۰۰ یورو قیمت گذاری شده و مدل بهتر آن با نام REVA L-ion به قیمت ۱۷۵۰۰ یورو به فروش میرسد. همچنین در هندوستان REVA به مبلغ ۳۵۰،۰۰۰ روپیه به فروش رسیده و هزینه شارژ آن 0.8 cent/Km برآورد میگردد که باید در کنار قیمت 1.3 USD/Liter برای بنزین در هند مورد توجه قرار گیرد.
ملاحظات ایمنی
REVA از اکثر مقررات ایمنی تصادفات در اروپا به دلیل وزن کم و طبقهبندی شدن در ردیف چهارچرخههای سنگین به جای خودرو معاف شدهاست. دپارتمان حمل و نقل بریتانیا پس از آزمون تصادم، یک دستگاه خودروی REVA مدل G-Wiz (که اکنون از رده تولید خارج است) با مانع غیر قابل انعطاف در ۲۴ آوریل ۲۰۰۷، ملاحظات جدی ایمنی را در این خودرو مشخص نمود. مشابه همین تست، یک آزمایش دیگر نیز که به وسیله مجله Top Gear و بر اساس مقررات تست تصادفات NCAP اروپا انجام پذیرفت، مشخص کرد که سرنشینان این خودرو در تصادفات با سرعت 64 Km/h متحمل صدمات جدی و بعضاً بسیار جدی خواهند شد. در نتیجه آزمونهای یاد شده، مدلهای REVAi و REVA L-ion شامل ویژگیهای متعدد ایمنی نظیر ترمزهای دیسکی جلو و شاسی تقویت شده و با طراحی مجدد هستند که آزمون تصادفات آن توسط ARAI در هند موفقیتآمیز بودهاست. فیلم آزمون تصادف از جلوی مدل جدید با سرعت 40 Km/h هم اکنون به صورت آنلاین در دسترس قراردارد. کمپانی تولید REVA (RECC) در سال ۲۰۰۸ مدعی شد که این خودرو دارای رکورد ایمنی عالی است به نحوی که در مجموع ۸۰ میلیون کیلومتر کاربرد این خودرو در سراسر جهان، حتی یک مورد فوت یا وارد آمدن صدمه جدی به سرنشینان رخ ندادهاست.
ریزترین خودروی برقی جهان
خودروهای برقی متعددی طی سالهای گذشته تولید شدهاند که از ابعاد کوچکی برخوردار بودهاند، با این همه تمامی این خودروهای کوچک در مقایسه با خودروی برقی که دانشمندان سوئیسی ابداع کردهاند بسیار غول پیکر به شمار میروند. به گزارش خبرگزاری مهر، گروه سوئیسی «امپتا» طی همکاری با دانشمندان هلندی دانشگاه گرونینگن یکی از بی نظیرترین خوردوهای برقی جهان را ساختهاند که ابعاد آن 4x2 نانومتر است.
این نانوخودرو که از یک تک مولکول ساخته شده دارای چهار چرخ است که عملکرد هر یک از چرخها مشابه چرخی با موتور مجزا است. این خودرو میتواند در مسیری مستقیم بر روی سطحی مسی حرکت کند و به جای حمل باتری برق مورد نیاز خود را از سر «میکروسکوپ پویشی تونلی» که بالای آن قرار خواهد گرفت، تامین کند.
این نانوخودرو برای هر نیم دوری که چرخهایش خواهند زد به ۵۰۰ میلی ولت انرژی نیاز خواهد داشت. زمانی که خودرو وارد یک دست انداز میشود، الکترونها از میان مولکول نفوذ کرده و منجر به تغییرات ساختاری برگشت پذیری در هریک از موتورها یا چرخها میشوند. این تغییرات باعث میشوند هر چهار چرخ به صورت همزمان به جلو حرکت کنند.
بر اساس گزارش گیزمگ، اجرایی کردن این کار برای هماهنگ سازی حرکت همزمان چرخها در عمل بسیار دشوار است با این همه در نهایت پس از ۱۰ تحریک الکتریکی، نانوخودرو توانست ۶ نانومتر به جلو حرکت کند.
کاربرد خودرو
کاربرد خودروها در زندگی امروزه بشر بسیار متنوع و بسیار گستردهاست بطوری که اگر خودروها را از زندگی روزمره حذف کنیم شاید تمدن بشری دیگر به شکل کنونی وجود نداشته باشد. عمده فعالیت خودروها در زمینههای زیر است:
ترابری:
واژه ترابری خود گویای فعالیت انجام شده توسط خودروها است. چرا که قسمت اعظم مواد و اشیاء انسانها نیز خود بخش وسیعی از حمل و نقل را شامل میشود.
تولید توان کششی:
کاربرد دیگر خودروها در تولید توان کششی است که در بخشهایی مثل کشاورزی و یا صنعت و یا خدمات مورد استفاده قرار میگیرد. این کاربرد میتواند در قالب یک تراکتور کشاورزی یا یک لیفتتراک و یدککش و یا یک ماشین راهسازی جلوه گر شود.
خودروی اسپورت
خودروی اسپرت اصطلاحی است که به خودروهای پر سرعت، کم ساخت و گاهی روباز گفته میشود.
بررسی
خودروهای اسپرت میتوانند مجلل یا غیر مجلل باشند اما رانندگی و عملکرد مکانیکی در آنها مورد نیاز است.بسیاری از رانندگان به نام و برند خودرو و سابقه و شهرت آن در مسابقات به عنوان معیار کیفیت خودروی اسپرت توجه میکنند (مانند خودروهای پورشه، لوتوس و فراری)؛ اما برندهایی نیز مانند لامبورگینی موجودند که خودروهای مسابقهای نمیسازند اما بصورت انبوهی میان دوستداران خودروهای اسپرت طرفدار دارند.
خودروی اسپرت در مقابل خودروهای ورزشی
برخی خودروها ممکن است ورزشی باشند اما به گروه خودروهای اسپرت تعلق نداشته باشند؛ بطوریکه بسیاری از خودروهای اسپرت کامپکت، سدان اسپرت، عضلانی، هات هاچبک و غیره، با اینکه ویژگیهای مشترکی با خودروهای اسپرت دارند، خودروی اسپرت بحساب نمیآیند.آنان بیشتر بخاطر جا باز کردن در بازار فروش به نام خودروهای اسپرت در میآیند.
خط مشی جاوا
یکی از ویژگیهای جاوا قابل حمل بودن آن است. یعنی برنامهٔ نوشته شده به زبان جاوا باید به طور مشابهی در کامپیوترهای مختلف با سختافزارهای متفاوت اجرا شود. و باید این توانایی را داشته باشد که برنامه یک بار نوشته شود، یک بار کامپایل شود و در همه کامپیوترها اجرا گردد. به این صورت که کد کامپایل شدهٔ جاوا را ذخیره میکند، اما نه بهصورت کد ماشین بلکه بهصورت بایتکد جاوا. دستورالعملها شبیه کد ماشین هستند، اما با ماشینهای مجازی که به طور خاص برای سختافزارهای مختلف نوشته شدهاند، اجرا میشوند. در نهایت کاربر از سکوی جاوا نصب شده روی ماشین خود یا مرورگر وب استفاده میکند. کتابخانههای استاندارد یک راه عمومی برای دسترسی به ویژگیهای خاص فراهم میکنند. مانند گرافیک، نخکشی و شبکه. در بعضی از نسخههای ماشین مجازی جاوا، بایتکدها میتوانند قبل و در زمان اجرای برنامه به کدهای محلی کامپایل شوند. فایدهٔ اصلی استفاده از بایتکد، قسمت کردن است. اما ترجمهٔ کلی یعنی برنامههای ترجمه شده تقریباً همیشه کندتر از برنامههای کامپایل شدهٔ محلی اجرا میشوند. این شکاف میتواند با چند تکنیک خوشبینانه که در کاربردهای JVM قبلی معرفی شد، کم شود. یکی از این تکنیکها JIT است که بایتکد جاوا را به کد محلی ترجمه کرده و سپس آن را پنهان میکند. در نتیجه برنامه خیلی سریعتر نسبت به کدهای ترجمه شدهٔ خالص شروع و اجرا میشود. بیشتر VMهای پیشرفته، بهصورت کامپایل مجدد پویا، در آنالیز VM، رفتار برنامهٔ اجرا شده و کامپایل مجدد انتخاب شده و بهینهسازی قسمتهای برنامه، استفاده میشوند. کامپایل مجدد پویا میتواند کامپایل ایستا را بهینهسازی کند. زیرا میتواند قسمت hot spot برنامه و گاهی حلقههای داخلی که ممکن است زمان اجرای برنامه را افزایش دهند را تشخیص دهد. کامپایل JIT و کامپایل مجدد پویا به برنامههای جاوا اجازه میدهد که سرعت اجرای کدهای محلی بدون از دست دادن قابلیت انتقال افزایش پیدا کند.
تکنیک بعدی به عنوان کامپایل ایستا شناخته شدهاست. که کامپایل مستقیم به کدهای محلی است مانند بسیاری از کامپایلرهای قدیمی. کامپایلر ایستای جاوا، بایتکدها را به کدهای شی محلی ترجمه میکند.
کارایی جاوا نسبت به نسخههای اولیه بیشتر شد. در تعدادی از تستها نشان داده شد که کارایی کامپایلرJIT کاملاًَ مشابه کامپایلر محلی شد. عملکرد کامپایلرها لزوماً کارایی کدهای کامپایل شده را نشان نمیدهند. یکی از پیشرفتهای بی نظیر در در زمان اجرای ماشین این بود که خطاها ماشین را دچار اشکال نمیکردند. علاوه بر این در زمان اجرای ماشینی مانند جاوا وسایلی وجود دارد که به زمان اجرای ماشین متصل شده و هر زمانی که یک استثنا رخ میدهد، اطلاعات اشکال زدایی که در حافظه وجود دارد، ثبت میکنند.
پیادهسازی
شرکت سان میکروسیستم مجوز رسمی برای پلت فرم استاندارد جاوا را به مایکروسافت ویندوز, لینوکس، و سولاریس (سیستمعامل). دادهاست. همچنین محیطهای دیگری برای دیگر پلت فرمها فراهم آوردهاست. علامت تجاری مجوز شرکت سان میکروسیستم طوری بود که با همهٔ پیادهسازیها سازگار باشد. به علت اختلاف قانونی که با ماکروسافت پیدا کرد، زمانی که شرکت سان ادعا کرد که پیادهسازی ماکروسافت از RMI یا JNI پشتیبانی نکرده و ویژگیهای خاصی را برای خودش اضافه کردهاست. شرکت سان در سال ۱۹۹۷ پیگیری قانونی کرد و در سال ۲۰۰۱ در توافقی ۲۰ میلیون دلاری برنده شد. در نتیجه کمی بعدماکروسافت جاوا را به ویندوز فرستاد. در نسخهٔ اخیر ویندوز، مرورگر اینترنت نمیتواند از جاوا پلت فرم پشتیبانی کند. شرکت سان و دیگران یک سیستم اجرای جاوای رایگان برای آنها و نسخههای دیگر ویندوز فراهم آوردند.
اداره خودکار حافظه
جاوا از حافظهٔ بازیافتی خودکار برای ادارهٔ حافظه در چرخهٔ زندگی یک شی استفاده میکند. برنامهنویس زمانی که اشیا به وجود میآیند، این حافظه را تعیین میکند. و در زمان اجرا نیز، زمانی که این اشیا در استفادهٔ زیاد طولانی نباشند، برنامه نویس مسئول بازگرداندن این حافظهاست. زمانی که مرجعی برای شیهای باقیمانده نیست، شیهای غیر قابل دسترس برای آزاد شدن به صورت خودکار توسط بازیافت حافظه، انتخاب میشوند. اگر برنامهنویس مقداری از حافظه را برای شیهایی که زیاد طولانی نیستند، نگه دارد، چیزهایی شبیه سوراخ حافظه اتفاق میافتند.
یکی از عقایدی که پشت سر مدل ادارهٔ حافظهٔ خودکار جاوا وجود دارد، این است که برنامهنویس هزینهٔ اجرای ادارهٔ دستی حافظه را نادیده میگیرد. در بعضی از زبانها حافظه لازم برای ایجاد یک شی، به صورت ضمنی و بدون شرط، به پشته تخصیص داده میشود. و یا بهطور صریح اختصاص داده شده و از heap بازگردانده میشود. در هر کدام از این راهها، مسئولیت ادارهٔ اقامت حافظه با برنامهنویس است. اگر برنامه شی را برنگرداند، سوراخ حافظه اتفاق میافتد. اگر برنامه تلاش کند به حافظهای را که هماکنون بازگردانده شده، دستیابی پیدا کند یا برگرداند، نتیجه تعریف شده نیست و ممکن است برنامه بیثبات شده و یا تخریب شود. این ممکن است با استفاده از اشارهگر مدتی باقی بماند، اما سرباری و پیچیدگی برنامه زیاد میشود. بازیافت حافظه اجازه دارد در هر زمانی اتفاق بیفتد. بهطوری که این زمانی اتفاق میافتد که برنامه بیکار باشد. اگر حافظهٔ خالی کافی برای تخصیص شی جدید در هیپ وجود نداشته باشد، ممکن است برنامه برای چند دقیقه متوقف شود. در جایی که زمان پاسخ یا اجرا مهم باشد، ادارهٔ حافظه و منابع اشیا استفاده میشوند.
جاوا از نوع اشارهگر ریاضی C و ++C پشتیبانی نمیکند. در جایی که آدرس اشیا و اعداد صحیح میتوانند به جای هم استفاده شوند. همانند ++C و بعضی زبانهای شیگرای دیگر، متغیرهای نوعهای اولیهٔ جاوا شیگرا نبودند. مقدار نوعهای اولیه، مستقیماً در فیلدها ذخیره میشوند. در فیلدها (برای اشیا) و در پشته (برای توابع)، بیشتر از هیپ استفاده میشود. این یک تصمیم هوشیارانه توسط طراح جاوا برای اجرا است. به همین دلیل جاوا یک زبان شیگرای خالص به حساب نمیآید.
گرامر
گرامر جاوا وسیعتر از ++C است و برخلاف ++C که ترکیبی است از ساختارها و شیگرایی، زبان جاوا یک زبان شیگرای خالص میباشد. فقط نوع دادة اصلی از این قاعده مستثنی است. جاوا بسیاری از ویژگیها را پشتیبانی میکند و از کلاسها برای سادهتر کردن برنامهنویسی و کاهش خطا استفاده میکند.
بر طبق قرارداد فایل هل بعد از کلاسهای عمومی نام گذاری میشوند. سپس باید پسوند java را به این صورت اضافه کرد: Hello world.java. این فایل اول باید با استفاده از کامپایلر جاوا به بایت کد کامپایل شود. در نتیجه فایل Hello world.class ایجاد میشود. این فایل قابل اجرا است. فایل جاوا ممکن است فقط یک کلاس عمومی داشته باشد. اما میتواند شامل چندین کلاس با دستیابی عمومی کمتر باشد.
کلاسی که به صورت خصوصی تعریف میشود ممکن است در فایل.java ذخیره شود. کامپایلر برای هر کلاسی که در فایل اصلی تعریف میشود یک کلاس فایل تولید میکند. که نام این کلاس فایل همنام کلاس است با پسوند.class
کلمه کلیدی public (عمومی) برای قسمتهایی که میتوانند از کدهای کلاسهای دیگر صدا زده بشوند، به کار برده میشود. کلمهٔ کلیدی static (ایستا) در جلوی یک تابع، یک تابع ایستا را که فقط وابسته به کلاس است و نه قابل استفاده برای نمونههایی از کلاس، نشان میدهد. فقط تابعهای ایستا میتوانند توسط اشیا بدون مرجع صدا زده شوند. دادههای ایستا به متغیرهایی که ایستا نیستند، نمیتوانند دسترسی داشته باشند.
کلمهٔ کلیدی void (تهی) نشان میدهد که تابع main هیچ مقداری را بر نمیگرداند. اگر برنامهٔ جاوا بخواهد با خطا از برنامه خارج شود، باید system.exit() صدا زده شود. کلمهٔ main یک کلمهٔ کلیدی در زبان جاوا نیست. این نام واقعی تابعی است که جاوا برای فرستادن کنترل به برنامه، صدا میزند. برنامه جاوا ممکن است شامل چندین کلاس باشد که هر کدام دارای تابع main هستند.
تابع main باید آرایهای از اشیا رشتهای را بپذیرد. تابع main میتواند از آرگومانهای متغیر به شکل public static void main(string…args) استفاده کند که به تابع main اجازه میدهد اعدادی دلخواه از اشیا رشتهای را فراخوانی کند. پارامترstring[]args آرایهای از اشیا رشته ایست که شامل تمام آرگومانهایی که به کلاس فرستاده میشود، است.
چاپ کردن، قسمتی از کتابخانهٔ استاندارد جاوا است. کلاس سیستم یک فیلد استاتیک عمومی به نام out تعریف کردهاست. شی out یک نمونه از کلاس printstream است و شامل تعداد زیادی تابع برای چاپ کردن اطلاعات در خروجی استاندارد است. همچنین شامل println(string) برای اضافه کردن یک خط جدید برای رشتهٔ فرستاده شده اضافه میکند.
توزیعهای جاوا
منظور از توزیع جاوا پیادهسازیهای مختلفی است که برای کامپایلر جاوا و همچنین مجموعه کتابخانههای استاندارد زبان جاوا (JDK) وجود دارد. در حال حاضر چهار توزیعکنندهٔ عمده جاوا وجود دارند:
سان میکروسیستمز: توزیع کننده اصلی جاوا و مبدع آن میباشد. در اکثر موارد هنگامی که گفته میشود جاوا منظور توزیع سان میباشد.
GNU Classpath: این توزیع از سوی موسسه نرمافزارهای آزاد منتشر شده و تقریباً تمامی کتابخانه استاندارد زبان جاوا در آن بدون بهرهگیری از توزیع شرکت سان از اول پیادهسازی شدهاست. یک کامپایلر به نام GNU Compiler for Java نیز برای کامپایل کردن کدهای جاوا توسط این موسسه ایجاد شدهاست. فلسفه انتخاب نام Classpath برای این پروژه رها کردن تکنولوژی جاوا از وابستگی به علامت تجاری جاوا است بطوریکه هیچ وابستگی یا محدودیتی برای استفاده آن از لحاظ قوانین حقوقی ایجاد نشود و از طرفی به خاطر وجود متغیر محیطی classpath در تمامی محیطهای احرایی برنامههای جاوا، این نام به نوعی تکنولوژی جاوا را برای خواننده القا میکند. کامپایلر GNU توانایی ایجاد کد اجرایی (در مقابل بایت کد توزیع سان) را داراست. لازم به ذکر است که در حال حاضر شرکت سان تقریباً تمامی کدهای JDK را تحت مجوز نرمافزارهای آزاد به صورت متن باز منتشر کردهاست و قول انتشار قسمت بسیار کوچکی از این مجموعه را که بهدلیل استفاده از کدهای شرکتهای ثانویه نتوانسته به صورت متن باز منتشر نماید در آینده نزدیک با بازنویسی این کدها دادهاست.
مایکروسافت #J: این در حقیقت یک توزیع جاوا نیست. بلکه زبانی مشابه میباشد که توسط مایکروسافت و در چارچوب.net ارائه شدهاست. انتظار اینکه در سیستمعاملی غیر از ویندوز هم اجرا شود را نداشته باشید.
AspectJ: این نیز یک زبان مجزا نیست. بلکه یک برنامه الحاقی میباشد که امکان برنامه نویسی Aspect Oriented را به جاوا میافزاید. این برنامه توسط بنیاد برنامهنویسی جلوهگرا و به صورت کدباز ارائه شدهاست.
کلاسهای خاص
برنامک (برنامههای کاربردی کوچک)
اپلت جاواها برنامههایی هستند که برای کاربردهایی نظیر نمایش در صفحات وب، ایجاد شدهاند. واژهٔ import باعث میشود کامپایلر جاوا کلاسهای javaapplet.Applet وjava.awt.Graphics را به کامپایل برنامه اضافه کند. کلاس Hello کلاس Applet را توسعه میدهد. کلاس اپلت چارچوبی برای کاربردهای گروهی برای نمایش و کنترل چرخهٔ زندگی اپلت، درست میکند. کلاس اپلت یک تابع پنجرهای مجرد است که برنامههای کوچکی با قابلیت نشان دادن واسط گرافیکی برای کاربر را فراهم میکند. کلاس Hello تابع موروثی print(Graphics) را از سوپر کلاس container باطل میکند، برای اینکه کدی که اپلت را نمایش میدهد، فراهم کند. تابع paint شیهای گرافیکی را که شامل زمینههای گرافیکی هستند را میفرستد تا برای نمایش اپلتها استفاده شوند. تابع paint برای نمایش "Hello world!" تابع drawstring(string,int,int) را صدا میزند.
جاوا سرولت
تکنولوژی servlet جاوا گسترس وب را به آسانی فراهم میکند. و شامل مکانیزمهایی برای توسعهٔ تابعی سرور وب و برایدسترسی به سیستمهای تجاری موجود است.servlet قسمتی از javaEE است که به درخواستهای مشتری پاسخ میدهد.
واژهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکند که تمام کلاسهای عمومی و واسطها را از بستههای java.io وjava.servlet را در کامپایل وارد کند.
کلاس Hello کلاس Genericservlet را توسعه میدهد. کلاس Genericservlet واسطی برای سرور فراهم میکند تا درخواست را به servlet بفرستد و چرخهٔ زندگی servlet را کنترل کند.
JSP
صفحهٔ سرور جاوا قسمتی از سرور javaEE است که پاسخ تولید میکند. نوعاً صفحات HTML به درخواستهای HTTP از مشتری.JSPها کد جاوا در صفحهٔ HTML را با استفاده از حائل <%and%> اضافه میکنند.JSP به javaservlet کامپایل میشود.
سوینگ
Swing کتابخانهٔ واسط گرافیکی کاربر است برای پلت فرم javaSE. ابزاری مشابه پنجره، GTK و motif توسط شرکت sun فراهم شدهاند. این مثال کاربرد swing یک پنجرهٔ واحد همراه با Hello world را ایجاد میکند.
اولین جملهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکندتا کلاس Borderlayout را از بستهٔ java.awt در جاوا به کامپایل اضافه کند. و import دوم همهٔ کلاسهای عمومی و واسط آنها را از بستهٔ javax.swing اضافه میکند. کلاس Hello کلاس Jframe را توسعه میدهد. کلاس Jframe یک پنجره با میلهٔ عنوان و کنترل بستن است.
زمانی که برنامه آغاز میشود، تابع main با JVM صدا زده میشود. این یک نمونهٔ جدید از کلاس Hello را ایجاد کرده و با صدا زدن تابع setvisible(boolean) با مقدار true نمایش داده میشود.
یکی از ویژگیهای جاوا قابل حمل بودن آن است. یعنی برنامهٔ نوشته شده به زبان جاوا باید به طور مشابهی در کامپیوترهای مختلف با سختافزارهای متفاوت اجرا شود. و باید این توانایی را داشته باشد که برنامه یک بار نوشته شود، یک بار کامپایل شود و در همه کامپیوترها اجرا گردد. به این صورت که کد کامپایل شدهٔ جاوا را ذخیره میکند، اما نه بهصورت کد ماشین بلکه بهصورت بایتکد جاوا. دستورالعملها شبیه کد ماشین هستند، اما با ماشینهای مجازی که به طور خاص برای سختافزارهای مختلف نوشته شدهاند، اجرا میشوند. در نهایت کاربر از سکوی جاوا نصب شده روی ماشین خود یا مرورگر وب استفاده میکند. کتابخانههای استاندارد یک راه عمومی برای دسترسی به ویژگیهای خاص فراهم میکنند. مانند گرافیک، نخکشی و شبکه. در بعضی از نسخههای ماشین مجازی جاوا، بایتکدها میتوانند قبل و در زمان اجرای برنامه به کدهای محلی کامپایل شوند. فایدهٔ اصلی استفاده از بایتکد، قسمت کردن است. اما ترجمهٔ کلی یعنی برنامههای ترجمه شده تقریباً همیشه کندتر از برنامههای کامپایل شدهٔ محلی اجرا میشوند. این شکاف میتواند با چند تکنیک خوشبینانه که در کاربردهای JVM قبلی معرفی شد، کم شود. یکی از این تکنیکها JIT است که بایتکد جاوا را به کد محلی ترجمه کرده و سپس آن را پنهان میکند. در نتیجه برنامه خیلی سریعتر نسبت به کدهای ترجمه شدهٔ خالص شروع و اجرا میشود. بیشتر VMهای پیشرفته، بهصورت کامپایل مجدد پویا، در آنالیز VM، رفتار برنامهٔ اجرا شده و کامپایل مجدد انتخاب شده و بهینهسازی قسمتهای برنامه، استفاده میشوند. کامپایل مجدد پویا میتواند کامپایل ایستا را بهینهسازی کند. زیرا میتواند قسمت hot spot برنامه و گاهی حلقههای داخلی که ممکن است زمان اجرای برنامه را افزایش دهند را تشخیص دهد. کامپایل JIT و کامپایل مجدد پویا به برنامههای جاوا اجازه میدهد که سرعت اجرای کدهای محلی بدون از دست دادن قابلیت انتقال افزایش پیدا کند.
تکنیک بعدی به عنوان کامپایل ایستا شناخته شدهاست. که کامپایل مستقیم به کدهای محلی است مانند بسیاری از کامپایلرهای قدیمی. کامپایلر ایستای جاوا، بایتکدها را به کدهای شی محلی ترجمه میکند.
کارایی جاوا نسبت به نسخههای اولیه بیشتر شد. در تعدادی از تستها نشان داده شد که کارایی کامپایلرJIT کاملاًَ مشابه کامپایلر محلی شد. عملکرد کامپایلرها لزوماً کارایی کدهای کامپایل شده را نشان نمیدهند. یکی از پیشرفتهای بی نظیر در در زمان اجرای ماشین این بود که خطاها ماشین را دچار اشکال نمیکردند. علاوه بر این در زمان اجرای ماشینی مانند جاوا وسایلی وجود دارد که به زمان اجرای ماشین متصل شده و هر زمانی که یک استثنا رخ میدهد، اطلاعات اشکال زدایی که در حافظه وجود دارد، ثبت میکنند.
پیادهسازی
شرکت سان میکروسیستم مجوز رسمی برای پلت فرم استاندارد جاوا را به مایکروسافت ویندوز, لینوکس، و سولاریس (سیستمعامل). دادهاست. همچنین محیطهای دیگری برای دیگر پلت فرمها فراهم آوردهاست. علامت تجاری مجوز شرکت سان میکروسیستم طوری بود که با همهٔ پیادهسازیها سازگار باشد. به علت اختلاف قانونی که با ماکروسافت پیدا کرد، زمانی که شرکت سان ادعا کرد که پیادهسازی ماکروسافت از RMI یا JNI پشتیبانی نکرده و ویژگیهای خاصی را برای خودش اضافه کردهاست. شرکت سان در سال ۱۹۹۷ پیگیری قانونی کرد و در سال ۲۰۰۱ در توافقی ۲۰ میلیون دلاری برنده شد. در نتیجه کمی بعدماکروسافت جاوا را به ویندوز فرستاد. در نسخهٔ اخیر ویندوز، مرورگر اینترنت نمیتواند از جاوا پلت فرم پشتیبانی کند. شرکت سان و دیگران یک سیستم اجرای جاوای رایگان برای آنها و نسخههای دیگر ویندوز فراهم آوردند.
اداره خودکار حافظه
جاوا از حافظهٔ بازیافتی خودکار برای ادارهٔ حافظه در چرخهٔ زندگی یک شی استفاده میکند. برنامهنویس زمانی که اشیا به وجود میآیند، این حافظه را تعیین میکند. و در زمان اجرا نیز، زمانی که این اشیا در استفادهٔ زیاد طولانی نباشند، برنامه نویس مسئول بازگرداندن این حافظهاست. زمانی که مرجعی برای شیهای باقیمانده نیست، شیهای غیر قابل دسترس برای آزاد شدن به صورت خودکار توسط بازیافت حافظه، انتخاب میشوند. اگر برنامهنویس مقداری از حافظه را برای شیهایی که زیاد طولانی نیستند، نگه دارد، چیزهایی شبیه سوراخ حافظه اتفاق میافتند.
یکی از عقایدی که پشت سر مدل ادارهٔ حافظهٔ خودکار جاوا وجود دارد، این است که برنامهنویس هزینهٔ اجرای ادارهٔ دستی حافظه را نادیده میگیرد. در بعضی از زبانها حافظه لازم برای ایجاد یک شی، به صورت ضمنی و بدون شرط، به پشته تخصیص داده میشود. و یا بهطور صریح اختصاص داده شده و از heap بازگردانده میشود. در هر کدام از این راهها، مسئولیت ادارهٔ اقامت حافظه با برنامهنویس است. اگر برنامه شی را برنگرداند، سوراخ حافظه اتفاق میافتد. اگر برنامه تلاش کند به حافظهای را که هماکنون بازگردانده شده، دستیابی پیدا کند یا برگرداند، نتیجه تعریف شده نیست و ممکن است برنامه بیثبات شده و یا تخریب شود. این ممکن است با استفاده از اشارهگر مدتی باقی بماند، اما سرباری و پیچیدگی برنامه زیاد میشود. بازیافت حافظه اجازه دارد در هر زمانی اتفاق بیفتد. بهطوری که این زمانی اتفاق میافتد که برنامه بیکار باشد. اگر حافظهٔ خالی کافی برای تخصیص شی جدید در هیپ وجود نداشته باشد، ممکن است برنامه برای چند دقیقه متوقف شود. در جایی که زمان پاسخ یا اجرا مهم باشد، ادارهٔ حافظه و منابع اشیا استفاده میشوند.
جاوا از نوع اشارهگر ریاضی C و ++C پشتیبانی نمیکند. در جایی که آدرس اشیا و اعداد صحیح میتوانند به جای هم استفاده شوند. همانند ++C و بعضی زبانهای شیگرای دیگر، متغیرهای نوعهای اولیهٔ جاوا شیگرا نبودند. مقدار نوعهای اولیه، مستقیماً در فیلدها ذخیره میشوند. در فیلدها (برای اشیا) و در پشته (برای توابع)، بیشتر از هیپ استفاده میشود. این یک تصمیم هوشیارانه توسط طراح جاوا برای اجرا است. به همین دلیل جاوا یک زبان شیگرای خالص به حساب نمیآید.
گرامر
گرامر جاوا وسیعتر از ++C است و برخلاف ++C که ترکیبی است از ساختارها و شیگرایی، زبان جاوا یک زبان شیگرای خالص میباشد. فقط نوع دادة اصلی از این قاعده مستثنی است. جاوا بسیاری از ویژگیها را پشتیبانی میکند و از کلاسها برای سادهتر کردن برنامهنویسی و کاهش خطا استفاده میکند.
بر طبق قرارداد فایل هل بعد از کلاسهای عمومی نام گذاری میشوند. سپس باید پسوند java را به این صورت اضافه کرد: Hello world.java. این فایل اول باید با استفاده از کامپایلر جاوا به بایت کد کامپایل شود. در نتیجه فایل Hello world.class ایجاد میشود. این فایل قابل اجرا است. فایل جاوا ممکن است فقط یک کلاس عمومی داشته باشد. اما میتواند شامل چندین کلاس با دستیابی عمومی کمتر باشد.
کلاسی که به صورت خصوصی تعریف میشود ممکن است در فایل.java ذخیره شود. کامپایلر برای هر کلاسی که در فایل اصلی تعریف میشود یک کلاس فایل تولید میکند. که نام این کلاس فایل همنام کلاس است با پسوند.class
کلمه کلیدی public (عمومی) برای قسمتهایی که میتوانند از کدهای کلاسهای دیگر صدا زده بشوند، به کار برده میشود. کلمهٔ کلیدی static (ایستا) در جلوی یک تابع، یک تابع ایستا را که فقط وابسته به کلاس است و نه قابل استفاده برای نمونههایی از کلاس، نشان میدهد. فقط تابعهای ایستا میتوانند توسط اشیا بدون مرجع صدا زده شوند. دادههای ایستا به متغیرهایی که ایستا نیستند، نمیتوانند دسترسی داشته باشند.
کلمهٔ کلیدی void (تهی) نشان میدهد که تابع main هیچ مقداری را بر نمیگرداند. اگر برنامهٔ جاوا بخواهد با خطا از برنامه خارج شود، باید system.exit() صدا زده شود. کلمهٔ main یک کلمهٔ کلیدی در زبان جاوا نیست. این نام واقعی تابعی است که جاوا برای فرستادن کنترل به برنامه، صدا میزند. برنامه جاوا ممکن است شامل چندین کلاس باشد که هر کدام دارای تابع main هستند.
تابع main باید آرایهای از اشیا رشتهای را بپذیرد. تابع main میتواند از آرگومانهای متغیر به شکل public static void main(string…args) استفاده کند که به تابع main اجازه میدهد اعدادی دلخواه از اشیا رشتهای را فراخوانی کند. پارامترstring[]args آرایهای از اشیا رشته ایست که شامل تمام آرگومانهایی که به کلاس فرستاده میشود، است.
چاپ کردن، قسمتی از کتابخانهٔ استاندارد جاوا است. کلاس سیستم یک فیلد استاتیک عمومی به نام out تعریف کردهاست. شی out یک نمونه از کلاس printstream است و شامل تعداد زیادی تابع برای چاپ کردن اطلاعات در خروجی استاندارد است. همچنین شامل println(string) برای اضافه کردن یک خط جدید برای رشتهٔ فرستاده شده اضافه میکند.
توزیعهای جاوا
منظور از توزیع جاوا پیادهسازیهای مختلفی است که برای کامپایلر جاوا و همچنین مجموعه کتابخانههای استاندارد زبان جاوا (JDK) وجود دارد. در حال حاضر چهار توزیعکنندهٔ عمده جاوا وجود دارند:
سان میکروسیستمز: توزیع کننده اصلی جاوا و مبدع آن میباشد. در اکثر موارد هنگامی که گفته میشود جاوا منظور توزیع سان میباشد.
GNU Classpath: این توزیع از سوی موسسه نرمافزارهای آزاد منتشر شده و تقریباً تمامی کتابخانه استاندارد زبان جاوا در آن بدون بهرهگیری از توزیع شرکت سان از اول پیادهسازی شدهاست. یک کامپایلر به نام GNU Compiler for Java نیز برای کامپایل کردن کدهای جاوا توسط این موسسه ایجاد شدهاست. فلسفه انتخاب نام Classpath برای این پروژه رها کردن تکنولوژی جاوا از وابستگی به علامت تجاری جاوا است بطوریکه هیچ وابستگی یا محدودیتی برای استفاده آن از لحاظ قوانین حقوقی ایجاد نشود و از طرفی به خاطر وجود متغیر محیطی classpath در تمامی محیطهای احرایی برنامههای جاوا، این نام به نوعی تکنولوژی جاوا را برای خواننده القا میکند. کامپایلر GNU توانایی ایجاد کد اجرایی (در مقابل بایت کد توزیع سان) را داراست. لازم به ذکر است که در حال حاضر شرکت سان تقریباً تمامی کدهای JDK را تحت مجوز نرمافزارهای آزاد به صورت متن باز منتشر کردهاست و قول انتشار قسمت بسیار کوچکی از این مجموعه را که بهدلیل استفاده از کدهای شرکتهای ثانویه نتوانسته به صورت متن باز منتشر نماید در آینده نزدیک با بازنویسی این کدها دادهاست.
مایکروسافت #J: این در حقیقت یک توزیع جاوا نیست. بلکه زبانی مشابه میباشد که توسط مایکروسافت و در چارچوب.net ارائه شدهاست. انتظار اینکه در سیستمعاملی غیر از ویندوز هم اجرا شود را نداشته باشید.
AspectJ: این نیز یک زبان مجزا نیست. بلکه یک برنامه الحاقی میباشد که امکان برنامه نویسی Aspect Oriented را به جاوا میافزاید. این برنامه توسط بنیاد برنامهنویسی جلوهگرا و به صورت کدباز ارائه شدهاست.
کلاسهای خاص
برنامک (برنامههای کاربردی کوچک)
اپلت جاواها برنامههایی هستند که برای کاربردهایی نظیر نمایش در صفحات وب، ایجاد شدهاند. واژهٔ import باعث میشود کامپایلر جاوا کلاسهای javaapplet.Applet وjava.awt.Graphics را به کامپایل برنامه اضافه کند. کلاس Hello کلاس Applet را توسعه میدهد. کلاس اپلت چارچوبی برای کاربردهای گروهی برای نمایش و کنترل چرخهٔ زندگی اپلت، درست میکند. کلاس اپلت یک تابع پنجرهای مجرد است که برنامههای کوچکی با قابلیت نشان دادن واسط گرافیکی برای کاربر را فراهم میکند. کلاس Hello تابع موروثی print(Graphics) را از سوپر کلاس container باطل میکند، برای اینکه کدی که اپلت را نمایش میدهد، فراهم کند. تابع paint شیهای گرافیکی را که شامل زمینههای گرافیکی هستند را میفرستد تا برای نمایش اپلتها استفاده شوند. تابع paint برای نمایش "Hello world!" تابع drawstring(string,int,int) را صدا میزند.
جاوا سرولت
تکنولوژی servlet جاوا گسترس وب را به آسانی فراهم میکند. و شامل مکانیزمهایی برای توسعهٔ تابعی سرور وب و برایدسترسی به سیستمهای تجاری موجود است.servlet قسمتی از javaEE است که به درخواستهای مشتری پاسخ میدهد.
واژهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکند که تمام کلاسهای عمومی و واسطها را از بستههای java.io وjava.servlet را در کامپایل وارد کند.
کلاس Hello کلاس Genericservlet را توسعه میدهد. کلاس Genericservlet واسطی برای سرور فراهم میکند تا درخواست را به servlet بفرستد و چرخهٔ زندگی servlet را کنترل کند.
JSP
صفحهٔ سرور جاوا قسمتی از سرور javaEE است که پاسخ تولید میکند. نوعاً صفحات HTML به درخواستهای HTTP از مشتری.JSPها کد جاوا در صفحهٔ HTML را با استفاده از حائل <%and%> اضافه میکنند.JSP به javaservlet کامپایل میشود.
سوینگ
Swing کتابخانهٔ واسط گرافیکی کاربر است برای پلت فرم javaSE. ابزاری مشابه پنجره، GTK و motif توسط شرکت sun فراهم شدهاند. این مثال کاربرد swing یک پنجرهٔ واحد همراه با Hello world را ایجاد میکند.
اولین جملهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکندتا کلاس Borderlayout را از بستهٔ java.awt در جاوا به کامپایل اضافه کند. و import دوم همهٔ کلاسهای عمومی و واسط آنها را از بستهٔ javax.swing اضافه میکند. کلاس Hello کلاس Jframe را توسعه میدهد. کلاس Jframe یک پنجره با میلهٔ عنوان و کنترل بستن است.
زمانی که برنامه آغاز میشود، تابع main با JVM صدا زده میشود. این یک نمونهٔ جدید از کلاس Hello را ایجاد کرده و با صدا زدن تابع setvisible(boolean) با مقدار true نمایش داده میشود.