Вы просматриваете: Главная > Авторемонт разное > Автомобили насжатом воздухе: плюсы и минусы
Post Icon

Автомобили насжатом воздухе: плюсы и минусы

Опубликовано в Авторемонт разное
9 Июл 2007

Автомобили насжатом воздухе: плюсы и минусы

Машины насжатом воздухе: плюсы и минусы

Аудиоверсия статьи:

Все новое — это прекрасно забытое старое. Так, электромобили в конце XIX столетия были популярнее бензиновых собратьев, после этого они пережили столетнее забвение, а позже опять «восстали из пепла». То же касается и пневмотехники.

Еще во второй половине 70-ых годов девятнадцатого века французский пионер авиации Виктор Татен спроектировал самолет A? roplane, что должен был подниматься в атмосферу благодаря двигателю на сжатом воздухе. Модель данной автомобили удачно летала, не смотря на то, что в полном размере самолет выстроен не был.

Родоначальником пневмодвигателей на наземном транспорте стал второй француз, Луи Мекарски, создавший подобный силовой агрегат для парижских и нантских трамваев. В Нанте автомобили испытали в конце 1870-х, а к 1900 году Мекарски обладал парком из 96 трамваев, что обосновывало эффективность совокупности.

Потом пневматический «флот» был заменен электрическим, но начало было положено. Позднее пневмолокомотивы нашли себе узкую сферу повсеместного применения — шахтное дело. Одновременно с этим начались и попытки поставить воздушный двигатель на автомобиль.

Но до начала XXI века эти попытки оставались единичными и не стоящими внимания.

Преимущества воздуха

Пневматический двигатель (либо, как говорят, пневмоцилиндр) преобразует энергию расширяющегося воздуха в механическую работу. По принципу действия он подобен гидравлическому. «Сердце» пневмодвигателя — поршень, к которому прикреплен шток; около штока навита пружина.

Воздушное пространство, поступающий в камеру, с повышением давления преодолевает сопротивление пружины и перемещает поршень. На фазе выпуска, в то время, когда давление воздуха падает, пружина возвращает поршень в цикл и — исходное положение повторяется. Пневмоцилиндр в полной мере возможно назвать «двигателем внутреннего несгорания».

Более распространена мембранная схема, где роль цилиндра делает эластичная мембрана, к которой совершенно верно так же прикреплен шток с пружиной. Ее преимущество содержится в том, что не нужна столь высокая точность посадки подвижных элементов, не требуются смазочные материалы, а герметичность рабочей камеры увеличивается. Существуют кроме этого роторные (пластинчатые) пневмодвигатели — аналоги ДВС Ванкеля.

Главные плюсы пневмодвигателя — это его низкая стоимость и экологичность «горючего». Фактически, из-за безотходности пневмолокомотивы и взяли распространение в шахтном деле — при применении ДВС в замкнутом пространстве воздушное пространство скоро загрязняется, быстро ухудшая условия работы. Отработанные же газы пневмодвигателя — это простой воздушное пространство.

Один из недочётов пневмоцилиндра — довольно низкая плотность энергии, другими словами количество вырабатываемой энергии на единицу количества рабочего тела. Сравните: воздушное пространство (при давлении 30 МПа) имеет плотность энергии порядка 50 кВт•ч на литр, а простой бензин — 9411 кВт•ч на литр!

Другими словами бензин как горючее действеннее практически в 200 раз. Кроме того с учетом не высокого КПД бензинового двигателя он «выдает» в итоге около 1600 кВт•ч на литр, что существенно выше, чем показатели пневмоцилиндра.

Это ограничивает все эксплуатационные показатели пневмодвигателей и движимых ими автомобилей (запас хода, скорость, мощность и т.?д.). Кроме того, пневмодвигатель имеет довольно малый КПД — порядка 5−7% (против 18−20% у ДВС).

Плюсы

+ Отсутствие вредных выбросов

+ Возможность заправки автомобиля дома

+ Низкая цена ввиду простоты конструкции двигателя

+ Возможность применения рекуператора энергии (к примеру, накопления и сжатия дополнительного воздуха за счет торможения автомобиля)

Минусы

— Низкие КПД (5−7%) и плотность энергии

— Необходимость во внешнем теплообменнике, потому, что при уменьшении давления воздуха двигатель очень сильно переохлаждается

— Низкие эксплуатационные показатели пневмоавтомобилей.

Пневматика XXI века

Актуальность экологических неприятностей XXI века вынудила инженеров возвратиться к в далеком прошлом забытой идее применения пневмоцилиндра в качестве двигателя для дорожного транспортного средства. По сути, пневмоавтомобиль экологичнее кроме того электромобиля, элементы конструкции которого содержат вредные для внешней среды вещества. В пневмоцилиндре же — воздушное пространство и ничего не считая воздуха.

Исходя из этого главной инженерной задачей было приведение пневмокара к виду, в котором он имел возможность бы соперничать с электромобилями по стоимости и эксплуатационным характеристикам. Подводных камней в этом деле множество. К примеру, неприятность дегидратации воздуха.

В случае если в сжатом воздухе будет хотя бы капля жидкости, то из-за сильного охлаждения при расширении рабочего тела она превратится в лед, и двигатель (либо кроме того потребует ремонта). Простой летний в атмосфере содержится приблизительно 10 г жидкости на 1 м3, и при наполнении одного баллона необходимо затратить дополнительную энергию (около 0,6 кВт•ч) на дегидратацию — причем эта энергия невосполнима.

Этот фактор сводит на нет возможность качественной домашней заправки — оборудование для дегидратации нереально установить и эксплуатировать дома. И это только одна из неприятностей.

Однако тема пневмоавтомобиля была через чур привлекательной, дабы о ней забыть.

Сходу в серию?

Одно из ответов, разрешающих минимизировать недочёты пневмодвигателя, — облегчение автомобиля. Вправду, муниципальный микролитражке не нужен скорость и большой запас хода, а вот экологические показатели в мегаполисе играются большую роль.

Именно на это рассчитывают инженеры франко-итальянской компании Motor Development International, каковые на Женевском автосалоне 2009 года представили миру пневмоколяску MDI AIRpod и ее более важный вариант MDI OneFlowAir. MDI начали «сражаться» за пневмокар еще в 2003-м, продемонстрировав концепт Eolo Car, но только спустя десятилетие, набив множество шишек, французы пришли к приемлемому для конвейера ответу.

    MDI AIRPOD Маленький трехместный пневмоавтомобиль французской MDI был представлен широкой публике на Женевском автосалоне 2009 года. Он в праве передвигаться по выделенным велодорожкам и не требует наличия водительских прав. Пожалуй, самый перспективный пневмокар.

MDI AIRpod — это что-то среднее между мотоциклом и автомобилем, прямой аналог мотоколяски-«инвалидки», как ее частенько именовали в СССР. Благодаря 5,45-сильному воздушному двигателю трехколесная малолитражка массой всего 220 кг может разогнаться до 75 км/ч, а запас ее хода образовывает 100 км в базисном варианте либо 250 км в более важной конфигурации.

Примечательно, что у AIRpod по большому счету нет руля — машина управляется джойстиком. В теории она может передвигаться как по дорогам неспециализированного пользования, так и по велодорожкам.

У AIRpod имеется все шансы на серийное производство, потому, что в городах с развитой велоструктурой, к примеру в Амстердаме, такие машинки смогут быть пользуются спросом. Одна заправка воздухом на намерено оборудованной станции занимает около полутора мин., а цена передвижения образовывает в итоге порядка ?0,5 на 100 км — дешевле легко некуда.

Однако заявленный срок серийного производства (весна 2014 года) уже прошел, а воз и сейчас в том месте. Быть может, MDI AIRpod покажется на улицах городов Европы в 2015-м.

Второй предсерийный концепт — это узнаваемый проект индийского гиганта Tata, автомобиль MiniCAT. Проект был запущен в один момент с AIRpod, но, в отличие от европейцев, индусы заложили в программу обычный, полноценный микроавтомобиль с четырьмя колесами, традиционной компоновкой и багажником (в AIRpod, увидим, водитель и пассажиры сидят поясницами друг к другу).

Масса Tata чуть побольше, 350 кг, большая скорость — 100 км/ч, запас хода — 120 км, другими словами MiniCAT в целом похож на машину, а не на игрушку. Примечательно, что в компании Tata не мучились с разработкой воздушного двигателя «с нуля», а за $28 млн купили права на применение разработок MDI (что разрешило последней удержаться на плаву) и усовершенствовали двигатель для приведения в перемещение более большого транспортного средства. Одна из фишек данной технологии — применение тепла, выделяющегося при охлаждении расширяющегося воздуха, для нагрева воздуха при заправке баллонов.

    Tata MiniCAT

Изначально Tata планировала поставить MiniCAT на конвейер в середине 2012 года и создавать порядка 6000 единиц в год. Но обкатка длится, а серийное производство отложено до лучших времен.

За время разработки концепт успел поменять имя (ранее он именовался OneCAT) и дизайн, так что какая его версия поступит в итоге в продажу, не знает никто. Думается, кроме того представители Tata.

На двух колесах

Чем легче автомобиль на сжатом воздухе, тем он более действен в плане эксплуатационных и экономических показателей. Логичный вывод из этого утверждения — из-за чего бы не сделать скутер либо мотоцикл?

    Фото Кроссовый мотоцикл, выстроенный австралийцем Дином Бенстедом на шасси Yamaha, способен разгоняться до 140 км/ч и безостановочно ехать в течение трех часов на скорости 60 км/ч. Воздушный двигатель совокупности Анжело ди Пьетро весит всего лишь 10 кг.

Этим озаботился австралиец Дин Бенстед, что в 2011 году показал миру кроссовый мотоцикл O2 Pursuit с силовым агрегатом, созданным компанией Engineair. Последняя специализируется на уже упомянутых роторных воздушных двигателях разработки Анжело ди Пьетро.

По сути, это хорошей компоновки «ванкели» без сгорания — ротор приводится в перемещение подачей воздуха в камеры. Бенстед отправился при разработке от обратного.

Вначале он заказал Engineair двигатель, а позже выстроил около него мотоцикл, применяв часть и раму элементов от серийной Yamaha WR250R. Машина оказалась на удивление энергоэффективной: на одной заправке она проходит 100 км и в теории развивает большую скорость 140 км/ч.

Эти показатели, к слову, превышают подобные у большинства электрических мотоциклов. Бенстед остроумно сделал ставку на форме баллона, вписав его в раму, — это разрешило сэкономить место; двигатель вдвое компактнее собственного бензинового собрата, а свободное место разрешает установить второй баллон, увеличив пробег мотоцикла вдвое.

Но O2 Pursuit остался только одноразовой игрушкой, не смотря на то, что и был номинирован на респектабельную изобретательскую премию, созданную Джеймсом Дайсоном. Спустя два года идею Бенстеда подхватил второй австралиец, Дарби Бичено, что внес предложение создать по схожей схеме не мотоцикл, а сугубо городское транспортное средство, скутер. Его EcoMoto 2013 должен быть сделан из бамбука и металла (никакого пластика), но дальше рендеров и чертежей дело до тех пор пока что не продвинулось.

Кроме Бенстеда и Бичено, схожую машину в 2010 году выстроил Эвин И Ян (его проект именовался Green Speed Air Motorcycle). Все три конструктора, к слову, были студентами Королевского технологического университета Мельбурна, и потому их проекты схожи, применяют одинаковый двигатель и… не имеют шанса на серию, оставаясь исследовательскими работами.

Корпорации на старте

Вышесказанное подтверждает тот факт, что у воздушных машин будущее имеется, но, вероятнее, не в «чистом виде». Все-таки они имеют собственные ограничения. Тот же MDI AIRpod провалил все краш-тесты, потому, что его сверхлегкая конструкция не разрешала подобающим образом защищать пассажиров и водителя.

А вот применять пневмотехнологии в качестве дополнительного источника энергии в гибридном автомобиле в полной мере реально. Вследствие этого компания Peugeot заявила о том, что с 2016 года часть кроссоверов Peugeot 2008 будет выпускаться в гибридном варианте, одним из элементов которого будет установка Hybrid Air.

Эта совокупность создана в сотрудничестве с Bosch; сущность ее в том, что энергия ДВС будет запасаться не в форме электричества (как в простых гибридах), а в баллонах со сжатым воздухом. Замыслы, действительно, так и остались замыслами: сейчас на серийные машины установка не ставится.

    Шасси Peugeot 2008 Hybrid Air На полной заправке и полном баке воздухом Peugeot 2008 Hybrid Air может проехать до 1300 км.

Peugeot 2008 Hybrid Air сможет двигаться, применяя энергию ДВС, воздушного силового агрегата либо их комбинации.

Совокупность будет сама распознавать, какой из источников энергоэффективнее в той либо другой ситуации. В муниципальном цикле, например, 80% времени будет употребляться энергия сжатого воздуха — он приводит в перемещение гидронасос, что вращает вал при отключенном ДВС.

Суммарная экономия горючего при таковой схеме составит до 35%. При работе на чистом воздухе большая скорость автомобиля ограничивается 70 км/ч.

Концепт Peugeot выглядит полностью жизнеспособным. С учетом экологических преимуществ подобные гибриды в полной мере смогут потеснить электрические в течение ближайших пяти-десяти лет. И мир станет немножечко чище.

Либо не станет.

Соревнование на скорость

В 2011 году спортивный автомобиль Toyota Ku: Rin установил всемирный рекорд скорости для транспортных средств, приводимых в перемещение энергией сжатого воздуха. В большинстве случаев пневмоавтомобили не разгоняются более чем до 100−110 км/ч, концепт же Toyota продемонстрировал официальный итог 129,2 км/ч.

Ввиду «заточенности» на скорость, Ku: Rin на одной зарядке имел возможность проехать всего 3,2 км, но больше трехколесному одноместному болиду и не требовалось. Рекорд установлен. Примечательно, что до того рекорд составлял всего лишь 75,2 км/ч и был установлен в Бонневилле болидом Silver Rod конструкции американца Дерека Маклиша летом 2010 года.

Статья «Энергия воздуха» размещена в издании «Популярная механика» (№146, декабрь 2014).

Минусы и Плюсы СОБСТВЕННОЙ Автомобили


Записи по принципу Рандом:

самые интересные для Вас статьи, подобранные по важим запросам:

Метки: ,

Комментирование закрыто.