Экологическая обстановка на планете становится все более угрожающей. И большой вклад в загрязнение атмосферы вносит автомобильный транспорт. Вот почему многие ведущие автопромышленные предприятия разрабатывают различные варианты экологичного автомобиля.
История создания автомобиля доносит до нас не так много информации об успешных и неудачных попытках изобретателей применить в качестве двигателя простой и дешевый механизм. Вначале были попытки использования силы большой пружины и силы маховика. Эти механизмы прочно закрепили свои позиции в детских игрушках. Но применение их в качестве двигателя полноразмерного автомобиля кажется несерьезным. Тем не менее, такие попытки продолжаются и похоже на то, что уже в скором будущем, необычные автомобили смогут уверенно конкурировать с автомобилями, оснащенными ДВС.
пневмодвигателя было осуществлено в Америке, в 1875 году. Там строили шахтные локомотивы, которые работали на сжатом воздухе. Первый легковой автомобиль с пневмодвигателем, впервые был продемонстрирован в 1932 году, в Лос-Анджелесе.
И все же, попытки создания серийного автомобиля без двигателя внутреннего сгорания, или с его частичным, второстепенным использованием, — продолжаются.
работающий на сжатом воздухе. При длинне 4.1м. и ширине 1.82м., автомобиль весит 850 килограмм. Он может развивать скорость до 56 км/час и преодолевать расстояние до 60 километров. Показатели весьма скромные, но для города вполне терпимые, с учетом многочисленных достоинств автомобиля и его весьма низкой стоимости.Каковы же они, эти достоинства?
vseotransporte.ru
Первый в мире серийный автомобиль с двигателем, работающим на сжатом воздухе, выпустила индийская компания Tata, известная на весь мир производством дешевых транспортных средств для небогатых людей.
Автомобиль Tata OneCAT весит 350 кг и может проезжать на одном запасе сжатого до давления в 300 атмосфер воздуха 130 км, разгоняясь при этом до 100 километров в час. Но такие показатели возможны только при максимально заполненных баках. Чем меньше плотность воздуха в них, тем ниже становится показатель максимальной скорости.
4 баллона, выполненные из углепластика с кевларовой оболочкой, длиной в 2 и диаметром в четверть метра каждый, расположены под днищем, вмещают 400 литров сжатого воздуха под давлением в 300 бар.
Внутри там всё очень простенько:
Но это объяснимо, поскольку автомобиль позиционируется в основном для использования в такси. Кстати, задумка небезинтересная — в отличие от электромобилей с их проблемно утилизируемыми аккумуляторами и низким КПД заряд-разрадного цикла (от 50% до 70% в зависимости от уровня токов заряда и разряда), сжатие воздуха, его хранение в баллоне и последующее использование довольно экономично и экологично.
Если заправлять автомобиль Tata OneCAT воздухом на компрессорной станции, это займет три-четыре минуты. «Подкачка» с помощью встроенного в машину мини-компрессора, работающего от розетки, длится три-четыре часа. «Воздушное топливо» стоит относительно дешево: если перевести его в бензиновый эквивалент, то получится, что машина расходует около литра на 100 км пути.
В пневмомобиле обычно нет никакой трансмиссии – ведь пневмодвигатель выдаёт максимальный крутящий момент сразу – даже в неподвижном состоянии. Воздушный двигатель также практически не требует профилактики, нормативный пробег между двумя техосмотрами составляет ни много ни мало 100 тысяч километров. А еще он практически не нуждается в масле — мотору хватит литра «смазки» на 50 тысяч километров пробега (для обычного авто потребуется порядка 30 литров масла).
Секрет нового автомобиля заключается в том, что его четырехцилиндровый двигатель объемом в 700 кубиков и весом всего в 35 килограммов работает на принципе смешивания сжатого воздуха с наружным, атмосферным воздухом. Этот силовой агрегат напоминает обычный двигатель внутреннего сгорания, но цилиндры у него разного диаметра — двое малых, приводных, и двое больших, рабочих. При работе двигателя наружный воздух засасывается в малые цилиндры, сжимается там поршнями и нагревается. Затем он выталкивается в два рабочих цилиндра и смешивается там с холодным сжатым воздухом, поступающим из бака. В результате воздушная смесь расширяется и приводит в движение рабочие поршни, а они — коленчатый вал двигателя.
Поскольку никакого сгорания в двигателе не происходит, его «выхлопными газами» будет только отработанный чистый воздух.
Разработчики воздушного двигателя из компании MDI подсчитали суммарный энергетический КПД в цепочке «нефтеперегонный завод – автомобиль» для трёх видов привода – бензинового, электрического и воздушного. И оказалось, что КПД воздушного привода составляет 20 процентов, что в два с лишним раза превышает КПД стандартного бензинового мотора и в полтора раза – КПД электропривода. К тому же сжатый воздух можно непосредственно запасать впрок, используя нестабильные возобновляемые источники энергии, вроде ветрогенераторов — тогда КПД получается еще выше.
При снижении температуры до –20С запас энергии пневмопривода снижается на 10% без каких-либо других вредных воздействий на его работу, в то время как запас энергии электрических батарей уменьшится примерно в 2 раза.
Кстати, отработанный в пневмодвигателе воздух имеет низкую температуру и может быть использован для охлаждения салона автомобиля в жаркое время года, то есть кондиционер вы получаете практически нахаляву, без лишних затрат энергии. Зато отопитель, увы, придется делать автономным. Но это куда лучше, чем у электромобиля — который вынужден тратить энергию как на отопление, так и на охлаждение.
Кстати, баллоны из стекло-углеволокна довольно безопасны — при повреждении они не взрываются, в них лишь появляются трещины, через которые воздух выходит наружу.
topru.org
Группа наших специалистов работает над разработкой пневматических приводов движения в области их применения на автомобильном транспорте и в приводах различных рабочих машин. Ими проделана огромная работа в этом направлении, но сначала можно сказать несколько слов о сегодняшней мировой тенденции в этом направлении работ.
Индийский автоконцерн Tata изучая возможность создания суперэкологичного легкового транспорта, работающего на сжатом воздухе, подписал соглашение с французской компанией MDI, которая разрабатывает экологически чистые двигатели, использующие в качестве топлива только сжатый воздух. Tata приобрела права на эти технологии для Индии и теперь изучает, где и как их можно использовать. Таtа уже давно готовила общественность к экологически чистому транспорту, который получает все большее распространение в Индии, где наблюдается настоящий автомобильный бум.
"Эта концепция как способ управления автомобилем очень интересна", – говорит управляющий директор индийской компании Рави Кант. Компания искала возможности для применения технологии "сжатого воздуха" для мобильных и стационарных целей, добавляет Кант.
И вот очередная сенсация от индийских производителей. Они запускают в серийное производство модель «Нано» по имени OneCAT, который будет иметь уже не бензиновый, а пневмомотор, работающий на сжатом воздухе. Заявленная цена революционной новинки — около пяти тысяч долларов. Под водительским сиденьем «Нано» стоит аккумулятор, а передний пассажир сидит прямо на топливном баке. Если заправлять автомобиль воздухом на компрессорной станции, это займет три-четыре минуты. «Подкачка» с помощью мини-компрессора, работающего от розетки, длится три-четыре часа. «Воздушное топливо» стоит относительно дешево: если перевести его в бензиновый эквивалент, то получится, что машина расходует около литра на 100 км пути.
Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию, недавно приступил к своим обязанностям в Мельбурне. Грузоподъёмность этой тележки – 500 кг. Объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег на одной заправке – 16 км. При этом заправка занимает несколько минут. В то время, как зарядка аналогичного электромобиля от сети заняла бы часы. Кроме того, аккумуляторы дороже баллонов, намного тяжелее их и являются загрязнителями окружающей среды после выработки ресурса и в процессе эксплуатации.
Такого рода авто уже работают и в гольф-клубах. Для передвижения игроков по полю лучшего средства не найти, ведь в роли выхлопных газов у пневмомобиля выступает все тот же воздух.
Идея пневмопривода проста — в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). В этих автомобилях нет ни баков с топливом, ни аккумуляторов, ни солнечных батарей. Не нужны им ни водород, ни дизтопливо, ни бензин. Надёжность? Да тут почти нечему ломаться.
Так можно устроить привод легкового автомобиля по системе Ди Пьетро. Два роторных пневмодвигателя, по одному на колесо. И никакой трансмиссии – ведь пневмодвигатель выдаёт максимальный крутящий момент сразу – даже в неподвижном состоянии и раскручивается до вполне приличных оборотов, так что особой трансмиссии с переменным передаточным числом ему не нужно. Ну, а простота конструкции – это ещё один плюс в копилку всей идеи.
Воздушный двигатель имеет и ещё одно важное достоинство: он практически не требует профилактики, нормативный пробег между двумя техосмотрами составляет ни много ни мало 100 тысяч километров.
Большой плюс пневмомобиля и в том, что он практически не нуждается в масле — мотору хватит литра «смазки» на 50 тысяч километров пробега (для обычного авто потребуется порядка 30 литров масла). Не нужен пневмомобилю и кондиционер — отработанный мотором воздух имеет температуру от нуля до пятнадцати градусов Цельсия. Этого вполне достаточно для охлаждения салона, что для жаркой Индии, где планируют выпускать машину, немаловажно.
В Штатах должны строить модель CityCAT. Это шестиместная легковушка с большим багажником. Вес машинки составит 850 килограммов, длина — 4,1 м, ширина — 1,82 м, высота — 1,75 м. Это авто сможет проезжать в городе до 60 километров только на одном сжатом воздухе и сможет разгоняться до 56 километров в час.
4 баллона, выполненные из углепластика с кевларовой оболочкой, длиной в 2 и диаметром в четверть метра каждый, расположены под днищем, вмещают 400 литров сжатого воздуха под давлением в 300 бар. Воздух высокого давления либо закачивается в них на специальных компрессорных станциях, либо производится бортовым компрессором при его подключении к стандартной электросети напряжением в 220 вольт. В первом случае заправка занимает около 2-х минут, во втором - около 3,5 часов. Энергозатраты в обоих случаях составляют около 20 кВт/ч, что при нынешних ценах на электроэнергию эквивалентно стоимости полутора литров бензина. Немало преимуществ имеет автомобиль на сжатом воздухе и перед электромобилем: он значительно легче, заряжается вдвое быстрее и обладает аналогичным запасом хода.
Пневматические CityCAT’s Taxi и MiniCAT’s от Motor Development International.
Разработчики воздушного двигателя из компании MDI подсчитали суммарный КПД в цепочке "нефтеперегонный завод – автомобиль" для трёх видов привода – бензинового, электрического и воздушного. И оказалось, что КПД воздушного привода составляет 20 процентов, что в два с лишним раза превышает КПД стандартного бензинового мотора и в полтора раза – КПД электропривода. Кроме того, экологический баланс выглядит и ещё лучше, если использовать возобновляемые источники энергии.
Между тем, по данным фирмы MDI, в одной лишь Франции уже собрано более 60-ти тысяч предварительных заказов на воздушный автомобиль. Построить у себя заводы по его производству намерены Австрия, Китай, Египет и Куба. Огромный интерес к новинке проявили власти мексиканской столицы: как известно, Мехико является одним из самых загазованных мегаполисов мира, поэтому отцы города намерены как можно скорее заменить все 87 тысяч бензиновых и дизельных такси экологически чистыми французскими автомобилями.
Аналитики считают, что автомобиль на сжатом воздухе, неважно кем он создан (Tata, Engineair, MDI либо другими), вполне может занять свободную нишу на рынке подобно электромобилям, которые уже разработали или только тестируют другие производители.
Пневмоприводные машины – это тема, на самом деле, не настолько перспективна, как о ней говорят индийские, французские или американские «эксперты», хотя и не лишена некоторых плюсов.
Сам пневмопривод не решает проблемы с топливом. Дело в том, что запас энергии сжатого воздуха очень небольшой и такой привод способен эффективно решать топливную проблему лишь для некоторых типов машин: пассажирских и грузовых мини-каров, погрузчиков и наиболее легких городских автомобилей (например – специальных такси). И не более того, если говорить о чистом пневматическом, а не о гибридном приводе (гибридный привод – это параллельная, но абсолютно отдельная тема).
Разрабатывая пневмопривод машины, нужно заниматься не пневмодвигателем, а именно пневмоприводом – целой системой, в которой пневмодвигатель является лишь составной частью. Хороший пневмопривод должен включать в себя несколько отдельных узлов:
1. Собственно пневмодвигатель – поршневой или роторный многорежимный двигатель (возможно, оригинальной конструкции), обеспечивающий высокую и переменную удельную тягу (момент вращения) при любых оборотах и при сохранении стабильно высокого объемного КПД (80-90%).
2. Систему подготовки впуска сжатого воздуха в цилиндры двигателя, которая обеспечивает автоматическую установку давления, дозировки и фазировки порций воздуха, направляемого в цилиндры двигателя.
3. Автоматический блок контроля нагрузки и скорости пневмомобиля – управляет пневмодвигателем и системой подготовки впуска сжатого воздуха в его цилиндры в соответствии с запросами оператора машины на скорость ее движения и нагрузкой на пневмоприводе.
Такой пневмопривод не будет иметь ни одной постоянной характеристики. Все его характеристики – мощность, момент вращения, частота вращения – автоматически изменяются от нуля до максимума в зависимости от условий работы и преодолеваемой нагрузки. Кроме того он может обладать реверсивностью хода и пневматическим механизмом принудительного торможения типа ретардера.
Только такой комплексный подход к решению проблемы пневмопривода позволит сделать его максимально эффективным, предельно экономичным и не требующим применения различных вспомогательных систем, таких как муфта сцепления или коробка перемены передач. Он же в состоянии повысить экономичность пневмосистемы на 15-30% в сравнении с мировыми аналогами.
За опытную машину с пневмоприводом лучше всего использовать специально сконструированный для этого автопогрузчик. Эта машина сможет показать себя и в движении и в работе. Для автопогрузчика проще сделать облицовочные панели, чем изготовить кузов легкового автомобиля, а кроме того погрузчик – машина принципиально тяжелая и вес стальных баллонов под сжатый воздух ей не помешает, а легкие углепласт-кевларовые баллоны на первом этапе работ обойдутся дороже чем вся машина. Свою роль сыграет и то, что отдельные узлы машины мы сможем использовать от серийных автопогрузчиков, а это позволит ускорить работу.
Кроме того, автопогрузчик – это одна из немногих машин, которую есть смысл делать с пневмоприводом, тем более – в качестве опытного образца.
Такая машина с пневмоприводом имеет некоторые преимущества перед своими дизельными и электрическими аналогами: - при серийном изготовлении она окажется дешевле в производстве, - запас энергии в баллонах аналогичный запасу энергии в аккумуляторах электропогрузчика, - время зарядки баллонов – несколько минут, а время зарядки аккумуляторных батарей – 6-8 часов, - пневмопривод практически не чувствителен к изменению температуры окружающего воздуха – при повышении температуры до +50º запас энергии увеличивается на 10% и с дальнейшим повышением температуры окружающей среды запас энергии пневмопривода только возрастает, не оказывая вредного воздействия (как у дизеля, который склонен к перегреву). При снижении температуры до –20º запас энергии пневмопривода снижается на 10% без каких либо других вредных воздействий на его работу, в то время, как запас энергии электрических батарей уменьшится в 2 раза, а дизель на таком холоде может и не завестись. При снижении температуры окружающей среды до –50º аккумуляторные батареи и дизеля практически не работают без специальных ухищрений, а пневмопривод лишь теряет около 25% запаса энергии. - такой пневмопривод может обеспечивать гораздо больший тягово-скоростной диапазон работы, чем тяговые электродвигатели электропогрузчиков или гидротрансформаторы дизельных погрузчиков.
Инфраструктура заправки и обслуживания машин с пневмоприводом может быть создана гораздо проще, чем подобная инфраструктура для обычных машин.
Пневмозаправка не требует подвоза и переработки топлива – оно находится вокруг нас и абсолютно бесплатно. Требуется только подвод электроэнергии.
Заправки пневмомобилей в каждом доме – вещь абсолютно реальная, только себестоимость домашней заправки пневмомобиля будет несколько выше, чем на магистральной пневмостанции.
Что же касается дозарядки пневмомобиля при торможении или движении с горы (так называемая рекуперация энергии), то по техническим причинам это сделать или очень сложно или экономически не выгодно.
Проблему рекуперации энергии у пневмоприводных машин решить гораздо сложнее, чем у электромобилей.
Если рекуперировать энергию (используя торможение автомобиля или его притормаживание при движении с уклона) при помощи генератора и компрессора, то цепочка рекуперации получается значительно длиннее: генератор - аккумулятор - преобразователь - электродвигатель - компрессор. При этом мощность рекуператора (системы рекуперации в целом и всех ее составляющих по отдельности) должна составлять около половины мощности пневмодвигателя машины.
У пневмомобиля механизм рекуперации энергии значительно сложнее и дороже чем у электромобиля. Дело в том, что генератор электромобиля, связанный с рекуперацией энергии, независимо от режима торможения автомобиля, возвращает в аккумуляторы энергию при стабильном напряжении. При этом сила тока зависит от режима торможения и особой роли в подпитке аккумулятора не играет. Именно этот процесс очень трудно обеспечить в пневмоприводе.
В рекуперации энергии пневмопривода аналогом напряжению является давление, а аналогом силе тока - производительность компрессора. И обе эти величины являются переменными, зависящими от режима торможения.
Чтобы было понятнее, рекуперация не будет происходить, если давление в баллонах составляет 300 атмосфер, а компрессор в выбранном режиме торможения создает только 200 атмосфер. В то же время режим торможения выбирается водителем индивидуально в каждом конкретном случае и подстраивается под условия движения, а не под эффективную работу рекуператора.
Существуют и другие проблемы, связанные с рекуперацией энергии у пневмомобилей.
Так что пневмопривод может быть довольно ограниченно применен при разработке очень узкой гаммы небольших автомобильчиков – тех же развозных тележек-каров, легких городских и клубных миниавтомобилей.
Модель открытого микроавтомобиля или грузового микрокара, работающих на сжатом воздухе. Идеальное средство передвижения для небольших городов и поселков в зонах жаркого климата. Абсолютно чистый выхлоп – чистый прохладный воздух, который может быть направлен на создание микроклимата пассажирам. Высокоэкономичный автоматизированный пневмопривод ее хода обеспечивает максимальную эффективность и автоматизацию управления ее движением не зависимо от изменения величины внешней нагрузки – сопротивления движению. Оригинальный пневматический двигатель с изменяемым моментом вращения не нуждается в применении коробки передач. Эффективность этого пневматического привода на 20% выше, чем у существующих аналогичных пневматических приводов других разработчиков и максимально приближена к теоретическому пределу использования энергии, запасенной в сжатом воздухе в баллонах машины.
www.lawyersukraine.com
Размещено на сайте 26.03.2009.
6 ПРЕДИСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ
Добрый день, уважаемые читатели.
Мы продолжаем публикацию материалов, посвящённых новейшей истории автомобиля, начатой в предыдущих выпусках (1, 2, 3, 4, 5).
Всё это интересное чтение происходило в контексте двух вопросов, которые были интересны КП:
1. Если мы говорим о попытках сформировать инструменты прогнозирования на основе свойства спирального развития техники, то нам становится интересно: что именно может повториться в сегодняшних и завтрашних автомобилях? Буквальное повторение конструкций происходит редко. Как правило, повторение схемы происходит с какими-то новыми свойствами или веществ или технологий.
2. Как нынешнее сложное кризисное состояние Надсистемы может повлиять на грядущие сценарии развития автомобилестроения? Ведь кризис несёт не только плохие события в виде сокращений и увольнений, но и создаёт инновационный импульс. Вспомните историю появления водородных грузовиков Шелища или автомобилей на дровах.
Эпиграфом к сегодняшнему выпуску, который посвящён так называемым «воздушным автомобилям» air cars или пневмо- автомобилям можно использовать фрагмент личной картотеки нашего читателя Алексея Захарова, которая была предоставлена в ходе обсуждений некоторых материалов этого автора.
Эпиграф1.
«…Локомотив представляет паровой котел, но без топки. На станциях воду котла нагревают струей перегретого пара до 200о и количество воды рассчитано так, чтобы вода, выделяя пар во время работы, не охлаждалась ниже 150о, а на следующей станции воду снова подогревают до 200о. Выходит, как будто из простого локомотива вынули топку и оставили на станции. Выгода очевидная: на локомотиве нужен только один человек, нет дыма в пути и проч.».
Энгельмейер П.К. Экономическое значение современной техники. Точка зрения для оценки успехов техники. М., 1887, с. 32.
Эпиграф2.
«…Раздается резкое шипение, и вверх бьют белые струи. Это заводские установки сбрасывают излишки пара. Понятно, что в воздух уходит не только перегретая вода, но и тепловая энергия.
О том, как использовать эту энергию, задумались инженеры транспортного предприятия «Хельмут Шольц» в г. Майнинген (ГДР). Заручившись поддержкой палаты техники, они сконструировали и построили маневровый паровоз без топки.
Главный его узел – стальная оболочка для накопления стравливаемого пара. На такой дешевой энергии при средней скорости 30 км/ч новый паровоз может трудиться целую смену – 8 ч на одной зарядке. Поэтому на очереди создание еще нескольких подобных локомотивов, работающих на практически бесплатном паре…»
Не в воздух, а в котел. «Техника и наука» №1/86
Предлагаю вашему вниманию сразу три материала на заявленную тему, которые были опубликованы в постоянно читаемых мной уважаемых журналах:
«Мембрана», Компьютерра-онлайн" и, конечно, «Популярная механика».
Приятного чтения,
Ведущий рубрики Кафедра Прогнозов,
Юрий Даниловский.
Австралийский и французский воздух успешно заменяют бензин16 сентября 2004, membrana ([email protected] )
membrana (http://www.membrana.ru/articles/technic/2004/09/16/222400.html)
|
В этих автомобилях нет ни баков с топливом, ни аккумуляторов, ни солнечных батарей. Не нужны этим машинам ни водород, ни дизтопливо, ни бензин. Надёжность? Да тут почти нечему ломаться. Но кто сегодня верит в идеальное решение?
Первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию, недавно приступил к своим обязанностям в Мельбурне.
Аппарат построен австралийской фирмой Engineair инженера Анджело Ди Пьетро (Angelo Di Pietro).
Главной проблемой, над которой задумался изобретатель, было снижение массы двигателя при сохранении высокой мощности и полноты использования энергии сжатого воздуха.
Здесь нет никаких цилиндров и поршней, нет и треугольного ротора, как у двигателя Ванкеля, или турбинного колеса с лопатками.
Вместо этого в корпусе мотора вращается кольцо. Изнутри оно опирается на два ролика, эксцентрично установленных на валу.
|  | |
 | ||
6 отдельных переменных объёмов в этой расширительной машине отсекают подвижные полукруглые лепестки, установленные в разрезах корпуса.
Есть ещё система распределения воздуха по камерам. Вот почти и всё.
Автор утверждает, что у его двигателя малы механические потери. Нужно только 0,07 атмосферы избыточного давления на входе, чтобы преодолеть трение в механизме.
По словам автора, его машина вдвое эффективнее, чем другие пневмодвигатели.
Кстати, двигатель Ди Пьетро выдаёт максимальный крутящий момент сразу — даже в неподвижном состоянии и раскручивается до вполне приличных оборотов, так что особой трансмиссии с переменным передаточным числом ему не нужно.
 |
 Так можно устроить привод легкового автомобиля по системе Ди Пьетро. Два роторных пневмодвигателя, по одному на колесо. И никакой трансмиссии (иллюстрация с сайта gizmo.com.au). |
Ну, а простота конструкции, малые размеры и низкий её вес — это ещё один плюс в копилку всей идеи.
Что в итоге? Вот, к примеру, пневмокар от Engineair, который проходит испытания на складе одного из продуктовых магазинов австралийской столицы.
Грузоподъёмность этой тележки — 500 килограммов. Объём баллонов с воздухом — 105 литров. Пробег на одной заправке — 16 километров. При этом заправка занимает несколько минут. В то время, как зарядка аналогичного электромобиля от сети заняла бы часы.
|
| |
| ||
Логично представить, как подобную установку большей мощности можно смонтировать на небольшом легковом автомобиле, предназначенном для движения главным образом в черте города.
Тут нужно упомянуть важное преимущество пневмомобилей перед электромобилями, которых также прочат на роль перспективного средства передвижения в городе, заботящемся о чистоте воздуха.
Аккумуляторы, даже простые свинцово-кислотные — дороже баллонов и являются загрязнителями окружающей среды после выработки ресурса. Аккумуляторы тяжелы, да и электродвигатели — тоже. Что повышает расход энергии машины.
Правда, при сжатии воздуха в компрессорах станции "пневмозаправки" он нагревается, и это тепло без толку греет атмосферу. Это минус в плане общих затрат и расхода энергии (того же ископаемого топлива) на заправку подобных машин.
Но всё же во многих ситуациях (для центров мегаполисов) лучше примириться с этим, получив взамен автомобиль с нулевым выхлопом по умеренной цене.
 |
| Пневматические CityCAT's Taxi и MiniCAT's от Motor Development International (фото с сайта mdi.lu). |
Стало быть, у Ди Пьетро есть основания полагать, что именно ему удастся вывести автомобили, работающие на воздухе — на "большую орбиту".
Напомним, идея использовать сжатый воздух в качестве энергоносителя на транспортном средстве — очень стара.
Один из таких патентов был выдан в Великобритании в 1799 году. И, как сообщает А. В. Моравский в книге "История автомобиля", в конце XIX века, с созданием надёжных баллонов, рассчитанных на высокое давление, такие машины получили некоторое распространение в Европе и США — как внутризаводской технологический транспорт и даже — как городские грузовики.
Однако энергоёмкость сжатого воздуха, даже если давление доводили до 300 атмосфер, была низка. Бензин выглядел всяко выгоднее, а о загрязнении воздуха едва ли кто-то тогда думал.
Потребовалось ещё сто с лишком лет, чтобы новое поколение изобретателей вновь вывело пневмомобили на дороги.
В этой новой "воздушной" волне австралийский инженер не был первым. Скажем, мы уже рассказывали о французе Ги Негрэ (Guy Negre).
Его компания — Motor Development International, занятая разработкой и продвижением оригинального пневмодвигателя Негрэ и автомобилей на его основе — по-прежнему полна радужных надежд, но о серийном производстве пока ничего не слышно, хотя опытных образцов сделано немало.
Конструкция его двигателя (а, по сути — это поршневой мотор), заметим, постоянно претерпевает изменения. В частности, нужно отметить интересный механизм связи поршня и коленвала, позволяющий поршню на время останавливаться в мёртвой точке и затем с ускорением срываться вниз — при равномерном вращении выходного вала.
 |
| Силовой агрегат машин CAT's (иллюстрация с сайта mdi.lu). |
Эта "запинка" нужна, чтобы успеть подать в цилиндр больше воздуха и затем полнее использовать его расширение.
Кстати, ещё одна здравая идея предложена французами.
Автомобильчики Негрэ могут заправляться не только напрямую от компрессорной станции, но и от розетки — как электромобили.
При этом генератор, установленный на пневмодвигателе, превращается в электромотор, а сам пневмодвигатель — в компрессор.
Правда, при таком способе заправки сжатым воздухом зарядка баллонов занимает 5,5 часов, но зато машина получает свободу от компрессорных станций.
О машине также нужно сказать ещё пару слов. Это уже целый модельный ряд небольших автомобильчиков с числом мест от 3 до 6 (опытные образцы уже бегают) и даже — сочленённый автобус (но последний существует пока лишь в виде рисунков).
Запас хода этих машин на одной заправке — 200 километров в городском режиме движения. Мощность двигателя — 25 лошадиных сил (их снимают с четырёх цилиндров и 0,8 литра рабочего объёма). Максимальная скорость — 110 километров в час.
По сравнению с бензиновыми машинами параметры, прямо скажем, не впечатляют. Но зато выхлоп — нулевой.
Представьте старания автоинспектора, пытающегося определить у такой машины уровень CO или оксидов азота… Есть над чем подумать, не так ли?
Только, представляется, мало найдётся желающих поменять мощь и роскошь серийных легковушек на чистоту тихоходных и простоватых по оснащению пневмоавтомобилей.
А такси (если каким муниципальным властям и придёт в голову купить такие машины в этом качестве) — погоду не сделают. Во всех смыслах — и как бизнес для производителя, и как средство обеспечения чистоты воздуха в городе. Будем ждать идеального решения?Без электричества: пневматические автомобили
Автор: Иван КарташевОпубликовано 27 мая 2008 года
Темы гибридных автомобилей "Компьютерра-онлайн" касалась уже не раз. Подобные машины прочно закрепились на рынке (пока, в основном, в США и Японии) и наверняка будут распространяться все шире.
Из-за распространенности бензино-электрического гибридного привода его часто считают и единственно возможным. Все производимые ныне серийно гибридные автомобили используют силовые установки, состоящие из двигателя внутреннего сгорания, системы рекуперации энергии торможения, аккумулятора и электродвигателя. Энергия торможения в этом случае не рассеивается полностью в виде тепла, а частично превращается в электричество, которое запасается в аккумуляторе и приводит в действие электромотор. В результате удается сократить расход топлива, особенно в городском цикле с частыми торможениями.
Однако хранить запасенную энергию можно и в другой форме - в виде энергии сжатого воздуха, в гидроаккумуляторе или с помощью маховика. Разработкой гибридных автомобилей с такими нетрадиционными системами хранения энергии весьма интенсивно разрабатывают как небольшие фирмы, так и крупные компании. О нескольких подобных разработках и пойдет речь дальше.
Воздушные или пневматические гибриды обещают стать перспективной заменой малым и средним легковым электрическим гибридам. Разработкой двигателей на сжатом воздухе и машин на их основе занимаются по всему миру как исследовательские организации, так и инженерные фирмы, причем пока наиболее заметны разработки небольших компаний.
Преимущество пневматических гибридов заключается в том, что они, в отличие от электрогибридов, не требуют установки вспомогательного двигателя. Вместо этого пневматические автомобили используют модифицированный вариант обычного четырехтактного мотора. Но если в стандартном бензиновом двигателе все четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск осуществляются в каждом из цилиндров, то в "воздушных" моторах такты распределяются между парой цилиндров. В одном из них - компрессионном - происходит впуск и сжатие воздуха, в во втором - главном - рабочий ход и выхлоп. Сжатый воздух поступает из компрессионного цилиндра в главный через перепускной канал и систему клапанов.
В работе такого двигателя есть два интересных момента. Во-первых, рабочий ход может осуществляться как за счет расширения предварительно сжатого воздуха, так и за счет сгорания топлива, как в обычном двигателе внутреннего сгорания. Во-вторых, разделение тактов между парой цилиндров не приводит к удвоению их числа в двигателе, как можно было бы предположить. Дело в том, что в таком двигателе рабочий ход главного цилиндра происходит каждый оборот вала (также как в двухтактном моторе), а не через оборот, как в обычном четырехтактном двигателе.
Модель пневматического двигателя Scuderi
Достаточно подробное описание одного из таких двигателей можно найти на сайте американской фирмы Scuderi. Мотор Scuderi предусматривает использование сжатого воздуха в сочетании с обычным топливом и пока находится на стадии разработки. На прошедшей в начале мая в Штудгарте выставке Engine Expo была показана его модель (участие в выставке компании подробно осветила в своем блоге). Основываясь на результатах компьютерного моделирования, в Scuderi утверждают, что реальный двигатель обеспечит прирост топливной экономичности в 15-30% по сравнению с обычными бензиновыми моторами, а кроме того за счет снижения пиковых температур удастся на 50-80% сократить выбросы оксидов азота.
Важной чертой гибридных автомобилей является не просто использование "двойного" силового агрегата, а наличие средств рекуперации и сохранения энергии, чаще всего системы рекуперативного торможения. В электрических гибридах при торможении электродвигатель работает в режиме генератора, заряжая аккумулятор. В случае пневматических гибридов рекуперация кинетической энергии также возможна за счет использования двигателя в качестве воздушного компрессора.
Например, еще в 2003 году такую систему предложили в Калифонийском университете в Лос-Анджелесе при участии специалистов Ford. Силовая установка помимо шестицилиндрового "воздушного" двигателя включает резервуар для сжатого воздуха и модифицированную тормозную систему. Работает такой привод в четырех режимах. Во время торможения мотор работает в режиме компрессора, сжимая воздух и заправляя им резервуар. При полной остановке машины двигатель отключается, а пуск затем осуществляется на сжатом воздухе. После первоначального разгона двигатель переключается в режим со сжиганием топлива. Важным преимуществом такой схемы перед электрической авторы считают минимальную прибавку в массе автомобиля. Гибридный двигатель-компрессор по массе не отличается от стандартного мотора, а резервуар для воздуха весит не более 30 кг, тогда как аккумулятор и вспомогательный электромотор весят существенно больше.
Но дальше всех в создании пневмомобиля продвинулась французская фирма MDI, разработавшая целую серию пневматических двигателей и автомобилей на их основе. Первый двигатель, работающий на сжатом воздухе, в MDI создали еще в 1996 году, а двумя годами позже были проведены испытания такси с пневмоприводом. С тех пор двигатели MDI подверглись ряду усовершенствований. В 2004 году появилось семейство моторов "Тип 41", в которые 2005 году была внедрена технология "активной камеры" (подробности компания не раскрывает), позволившая дополнительно повысить КПД мотора.
Нынешнее поколение двигателей MDI использует "активную камеру" в сочетании с одним или несколькими модулями из двух оппозитных цилиндров. Модули объединяются в блоки по четыре или шесть цилиндров и могут использовать как чисто воздушный привод, так и сжигать топливо, что позволяет получать моторы мощностью от 4 до 75 л.с.
Предполагается, что чисто пневматический режим должен использоваться в городах, так как обеспечивает нулевые выбросы вредных веществ в атмосферу. В загородных поездках использование горючего позволяет увеличить запас хода, при этом расход топлива и количество выбросов остаются минимальными.
MDI OneCAT
Из-за небольшой мощности двигатели MDI пока подходят только для легких автомобилей. В компании уже разработали несколько серий таких машин. Часть из них в начале 2008 года демонстрировалась на автосалоне в Нью-Йорке. Самые компактные автомобильчики OneCAT должны найти применение в развивающихся странах, а также использоваться для перевозки людей и небольших грузов в парках, на стадионах и т.п. В зависимости от модификации OneCAT будет стоить 3500-5300 евро.
MDI MiniCAT
Городской трехместный автомобильчик MiniCAT стоит заметно дороже - 9200 евро, а по классу ближе всего, пожалуй, к "Смарту". Самый большой из пневмомобилей MDI - CityCAT 2 рассчитан на шестерых пассажиров в вариантах кузова седан, универсал и минивэн или трех пассажиров и груз объемом 3 м? (масса груза не уточняется) в кузове пикап. В варианте с самым мощным 75-сильным пневмобензиновым мотором CityCAT 2 сможет разгоняться до 155 км/ч, а запас хода по шоссе будет достигать 1350 км в режиме сжигания топлива и 60 км в городе в чисто пневматическом режиме. Кроме того, MDI предлагает использовать свои пневмомоторы в городских автобусах-поездах (из-за небольшой мощности мотор ставится в каждый вагончик), промышленных генераторах и спецтехнике вроде компактных погрузчиков.
Для заправки машин воздухом MDI предлагает два метода: использование встроенного электрического компрессора, а затем и создание сети специальных воздушных заправок, на которых сжатый воздух может храниться, например, выдаваться компрессорами по мере необходимости или храниться в подземных резервуарах.
В настоящее время MDI готовится к началу серийного производства своих пневмомобилей. Лицензию на их производство уже приобрела индийская компания Tata Motors, которая, по данным журнала Popular Mechanics, будет выпускать первую версию машины CityCAT. В 2010 году MDI планирует начать продажи своих машин и в США. Для этого была создана компания Zero Pollution Motors. Кроме того, MDI участвует в конкурсе Automotive X-prize.
В дальнейших планах MDI разработка более мощных двигателей (до 200 л.с.) для использования в грузовиках и автобусах.
Читайте также: Без электричества: маховики и гидравлика - вторая часть статьи.
- Фотография двигателя Scuderi из блога компании Scuderi. Фотографии автомобилей MDI с сайта MDI.
http://www.popmech.ru/part/?articleid=1811&rubricid=5
23.03.2007 10:50
Компания Tata, крупнейший автопроизводитель Индии, намерена наладить серийный выпуск автомобилей, работающих на сжатом воздухе. То есть, по сути, вообще без топлива и без горения.
Внешне MiniC.A.T тоже выглядит недурно
Заправка баков сжатым воздухом займет пару минут
Разные модификации автомобиля покрывают основные утилитарные нужды городских жителей
1,5 евро на топливо за 200-300 км пробега – индийские таксисты будут счастливы
Идея создания машины на сжатом воздухе витает (простите за каламбур) в воздухе уже довольно давно, однако до сих пор инженерам не удавалось приблизиться к ее коммерческой реализации. Наибольших успехов в этом направлении достигла французская компания MDI, основанная известным изобретателем и конструктором двигателей Ги Негром (Guy Negre), который успел приложить руку и к авиационным двигателям, и к болидам «Формулы 1». И в этих, относительно давних разработках он обращался к энергии сжатого воздуха.
Изначально Ги Негру пришла в голову оригинальная концепция гибридного автомобиля: на малых оборотах он двигался бы за счет воздуха, а на больших – запускать обычный двигатель внутреннего сгорания. Такой автомобиль был разработан в середине 1990-х, однако Ги Негр решил пойти еще дальше. После 10 лет напряженной работы им была создана целая линейка машин, ездящих исключительно на сжатом воздухе.
В основе воздушного автомобиля Ги Негра лежит мотор, по конструкции весьма похожий на стандартный ДВС, состоящий из двух рабочих и двух вспомогательных цилиндров. Теплый воздух засасывается прямо из атмосферы и дополнительно подогревается. Затем он попадает в камеру, где смешивается с охлажденным до -100ОС сжатым воздухом из «топливных» баллонов. (Хотя в этой камере ничего не горит, ее по старинке называют «камерой сгорания».) Воздух быстро разогревается, резко увеличивается в объеме и толкает поршень главного цилиндра, который приводит в движение коленвал.
Еще одна важная «фишка» автомобиля – революционная электрическая система. Множество внутренних процессов он контролирует не по проводам, а через слабые радиосигналы – по словам разработчиков, из-за одного этого машина стала легче на 20 кг!
Первые прототипы воздушного автомобиля, созданного Ги Негром, были продемонстрированы еще в начале 2000-х, и вот, наконец, дело дошло до масштабного внедрения этой замечательной разработки. Компания Tata Motors, крупнейший производитель автомобилей в Индии, договорилась с MDI о запуске лицензионного производства небольшого трехместного автомобиля, работающего на сжатом воздухе.
Модель MiniC.A.T снабжена баллоном из углеволокна, вмещающим 90 м3 сжатого воздуха. На этом количестве «топлива» машина способна проехать от 200 до 300 км, с максимальной скоростью в 110 км/ч. С помощью промышленных компрессоров, расположенных на бензоколонках, ее можно будет заправлять за 2-3 минуты, уплатив при этом каких-то 1,5 евро. Альтернативный вариант заправки предполагает использование встроенного компрессора, который можно подключать к простой сети переменного тока. Чтобы полностью заполнить «бак», ему потребуется 3-4 часа.
Несмотря на то, что электричество производится в основном за счет сжигания ископаемого сырья, воздушный автомобиль оказывается гораздо эффективнее машин с двигателем внутреннего сгорания. По КПД он превосходит обычные автомобили в 2 раза, а электромобили – в 1,5. Кроме того, его отличает полное отсутствие вредных выхлопов, а также крайняя неприхотливость в обслуживании – благодаря отсутствию камеры сгорания замену масла в двигателе можно осуществлять не чаще, чем каждые 50 тыс. км пробега.
MiniC.A.T будет выпускаться в четырех модификациях. Они включают в себя трехместный легковой автомобиль, пятиместное такси, мини-вэн и легкий грузовой пикап. Автомобили будут продаваться по цене около 5 500 фунтов (примерно $11000). В планах компании Tata – ежегодное производство не менее 3 тыс. «воздушных автомобилей». Конвейер по их сборке должен быть запущен уже в этом году.
Читайте также о первом серийном выпуске автомобилей, работающих на солнечных батареях: «Гибрид-первопроходец». О перспективных разработках, представленных на конкурс автодизайна в Лос-Анджелесе: «Автомобили и природа: есть идеи». О сверхэкономичном гибридном Lexus GS 450h: «Тихая революция».
ПОСЛЕСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ
Поделюсь гипотезой, которая у меня возникла при изучении этой ветви развития автомобилестроения.
Главным трендом в развитии автомобильного транспорта всегда было повышения плотности упаковки энергии веществ, которые использовались для обеспечения функционирования систем. Этот параметр, прежде всего, обуславливал ценность быстрого увеличения скорости до 100км/час.
Расположим свойства используемых веществ в хронологической последовательности:
Дрова10 000 кДж, Уголь33 000 кДж, Бензин45 000 — 43 000 кДж (10572 ккал/кг.), Пропан-бутановая смесь летняя (50х50) 11872 ккал/кг., Водород110 000 — 130 000 кДж. Видим, что хронологическая последовательность совпадает с величиной параметра удельной энергоёмкости.
В какой-то мере этот энергетический ряд объясняет причину победы бензиновых машин над электрокарами. Посудите сами: лучшие батареи, литий- ионные, несут примерно 0,3-0,4 мегаджоуля на килограмм своего веса, а в литре бензина (а это, очевидно, меньше килограмма) содержится 33 мегаджоуля. Даже с учётом трёхкратной разницы в КПД и возможности рекуперации энергии при торможении нужна примерно тонна батарей, чтобы заменить 40-литровый бензобак.
Остальные типы аккумуляторов очень сильно уступают литиевым. Даже самые лучшие конденсаторы. Они, правда, обладают другим преимуществом – высокой выходной мощностью на единицу веса и нечувствительностью к морозу, но в период глобального потепления это качество перестаёт быть очень привлекательным.(ссылка)
Противоположно направленный тренд по энергетическому ряду преследует другую ценность: уменьшение количества вредных веществ в атмосфере городов.
Автомобилей стало много, количество перешло в качество, стало актуальным другое свойство автомобилей. В рамках этой ценности стали развиваться все гибридные решения.
Что здесь возможно? Может ли этот сценарий повторить процесс замены парусного флота следующим поколением машин ?
У меня напрашивается отрицательный ответ.
Я думаю, что в предстоящую эпоху экономии возникнут более весомые приоритеты, чем охрана окружающей среды.
Средняя скорость автомобилей неуклонно росла на протяжении всей истории. Такая же картина наблюдалась и в водном транспорте.
Давайте следовать той гипотезе, которая заставляет нас предполагать возникновение противоположного тренда как отклика на переход количества в качество: автомобилей стало очень много.
Наложим на происходящий процесс новое явление, которое даст кризис (« все будут стремиться экономить»), то более вероятным сценарием будет стремление строить автомобили с очень – очень «маленькими» бензиновыми и дизельными двигателями. Новая ценность – маленькая стоимость 1 км, а не высокий параметр разгона в сек. до 100 км/час.
Получается, что должен возникнуть противоположный тренд: уменьшение мощности двигателя, уменьшение средней скорости движения, НО и уменьшение стоимости 1 км перемещения.
Посудите сами: нефть можно добывать как прежде, бензиновые моторы можно строить, как и прежде, тратить деньги на развитие инфраструктуры в виде компрессорных заправок – не нужно. Покупать второй автомобиль ( а воздушный автомобиль может быть только «второй машиной в семье») – не нужно.
Тогда и проблема охраны окружающей среды может быть частично решена. Этот приоритет, безусловно, важен, но он вполне совпадает с более весомым фактором в текущий исторический период, который определяется стремлением к уменьшению стоимости перемещения.
Нужно просто пересесть с автомобиля, имеющего 200 л.с. на автомобиль в 20 л.с. как у знаменитого «Форда Т» за 345 долларов. J
Это, конечно, шутка. Но в победное шествие «воздушных автомобилей» я не верю. Высказанная гипотеза – спорная, обоснована она чисто умозрительно, но ведь даже появление самих воздушных автомобилей её подтверждают.
«Вещество» карбонового баллона на 350 литров с давлением в 300 (!) атмосфер не может конкурировать по плотности упаковки энергии с бензином, не может конкурировать даже с аккумуляторами. Но, тем не менее – разработок по этой линии развития мы видим предостаточно.
Фраза, которую мы встретили в одном из опубликованных материалов: «…С помощью промышленных компрессоров, расположенных на бензоколонках, ее можно будет заправлять за 2-3 минуты, уплатив при этом каких-то 1,5 евро..», должна быть дополнена продолжением: «… правда, такое перевооружение сети заправок и расходы на рекламу нового продукта составят очень много миллионов евро, которых никто не захочет давать..».
А вот первую реакцию на кризис, которая выразилась в приросте продаж карликовых машин, мы уже видим.
В текущий исторический период вполне могут получить распространение как раз не гибридные, а чисто электрические маленькие машины.
Но об этом очень подробно мы поговорим чуть позднее.
С уважением,
Ведущий рубрики КП,
Юрий Даниловский.
www.metodolog.ru
Весной 2015 года независимая компания ZPM (Zero Pollution Motor – «Двигатели с нулевым загрязнением») провела в прайм-тайм американского телеканала ABC публичное road-show – презентацию с целью привлечения инвесторов (дословно переводится на русский как «дорожное шоу»). ZPM выкупила у французов право на производство и продажу новой модели AIRPod – пока лишь на Гавайях, выбранных в качестве «стартового рынка».
Презентовали проект завода по производству экологически чистых автомобилей два акционера ZPM – известный американский певец Пэт Бун (пик его карьеры пришелся на 1950-е годы) и кинопродюсер Эйтан Такер («Шрек», «Семь лет в Тибете» и др.). Они предлагали потенциальным инвесторам (т. н. «бизнес-ангелам») 50% акций ZPM за 5 млн долларов.
Инвесторы раскошеливаться не спешили. При этом считавшийся наиболее перспективным из них Роберт Херьявец, владелец и основатель канадской IT-компании Herjavec Group, заявил, что ему интересны продажи AIRPod не в одном отдельно взятом штате, а на территории всех США. Так что в настоящее время руководство ZPM ведет переговоры с французами о расширении территории продаж.
Пока же заказать AIRPod могут только резиденты Гавайев. Для этого им необходимо внести залог в размере 1 тыс. долларов (общая стоимость автомобиля составляет 10 тыс. долларов США).
Заправка баллонов сжатым воздухом (два баллона по 125 литров каждый) занимает около трех минут. Стоимость этой операции оценивается в 2 доллара. Компания-производитель рекомендует устанавливать в своем гараже или рядом с домом стационарный компрессор. Аналогичные устройства устанавливаются и в публичных местах – на обычных АЗС, возле супермаркетов и т.д. Полная зарядка вспомогательных бортовых аккумуляторов от бытовой электросети занимает 4 часа.
Двигатель – пневматически-пропеллерный двухцилиндровый, объемом 430 куб. см с регулируемым газораспределением. Планируется, что собирать AIRPod будет сеть небольших заводов из готовых модулей. И те же самые предприятия займутся их сервисным обслуживанием. Что касается безопасности эксплуатации, то по информации производителей, баллоны со сжатым воздухом выполнены из особого термопластика и могут быть деформированы в случае аварии – но при этом не взрываются.
Существует три модификации аэромобиля: AIRPod Standart (три места для взрослых пассажиров и одно – для ребенка), AIRPod Cargo с кузовом для перевозки небольших грузов и AIRPod Baby – двухместный стрит-кар. ZPM продвигает, в первую очередь, двухместный вариант, внешне напоминающий обычную малолитражку.
Благодаря применению в конструкции композитных материалов, алюминия и пластмасс, весит машина всего 280 кг. Колес у нее четыре, ведущие – задние (формула 4х2). При этом машина развивает скорость до 80 км/час, запас хода с одной заправки составляет 130 км, а по трассе без маневрирования – 150 км. Управляется машина джойстиком, коробка передач – автоматическая трехскоростная (плюс задний ход).
Кондиционер работает совместно с двигателем, используя для охлаждения салона энергию сжатого воздуха (который, как известно, охлаждается при расширении). На гавайском варианте отопление салона не предусмотрено, однако конструкция позволяет установить обогреватель, а также дополнительный подогреватель для запуска двигателя в условиях пониженной температуры, работающий на аккумуляторах (от них же работает вся бортовая электроника). Тем не менее, автомобиль остается «летним»: его эксплуатация в условиях суровой северной зимы пока по-прежнему невозможна.
Разработка транспортных средств, работающих на сжатом воздухе, началась примерно 150 лет назад, еще в XIX веке. Еще в 1861-1862 годах «духоход» конструкции инженера Степана Барановского эксплуатировался на Николаевской железной дороге. Первые парижские трамваи также ходили на сжатом воздухе. В начале XX века активно проектировались «пневмовелосипеды» и пневмо-мотоциклы. Даже автомобили на сжатом воздухе производила 1903 году британская компания Liquid Air Company.
Увы, сжатый воздух в те времена был дорог, и чисто экономически все эти «духоходы» не могли не проиграть сперва паровым, а затем – электрическим двигателям. Ну а появление дешевых в эксплуатации двигателей внутреннего сгорания поставило на сжатом воздухе жирный крест на долгие десятилетия.
В учебниках так и было написано: дескать, главным недостатком пневмодвигателей является непрямое использование энергии: сначала она используется для сжатия воздуха, и лишь потом от сжатого воздуха передается двигателю. А раз каждое преобразование энергии – это дополнительные потери, значит КПД таких двигателей заведомо ниже, чем у двигателя внутреннего сгорания.
И только XXI век с его новыми технологиями и материалами принес аэромобилям второе дыхание. В 2004 году машину, способную пройти целых 16 км на сжатом воздухе создали в Австралии. Подобные разработки существуют у индийской компании Tata Motors, и даже Беларусь имеет действующую модель собственного пневматического «Ў-мобиля». Но до коммерческой эксплуатации первым «доехал» все же AIRPod.
| Длина/ширина/высота, м | 2,13/1,50/1,71 |
| Колесная база, м | 1,49 |
| Колесная формула | 4х2 |
| Шины | Av: 3.00×10 Ar: 135/65×15 |
| Диски | Av: 2.5×10 Ar: 15×3.5, алюминиевые |
| Масса, кг | 280 |
| Емкость баллонов, л | 250 |
| Максимальная скорость, км/ч | 80 |
| Запас хода в городе, км | 130 |
| Запас хода по шоссе, км | 150 |
www.kolesa.ru
Одной из самых значительных проблем современности является проблема загрязнения окружающей среды. Каждый день человечество выбрасывает в атмосферу огромное количество углекислого газа. Каждая машина, работающая на двигателе внутреннего сгорания, вредит нашей планете и делает экологическую ситуацию еще хуже. К сожалению это не все. Энергетическая проблема стоит не менее остро, ведь запасы нефти не бесконечны, цены на бензин все растут, и нет причин для их уменьшения. В поисках альтернативных источников топливо было изобретено множество проектов, но все они либо слишком дорогостоящи, либо малоэффективны. Хотя один из них выглядит весьма обещающим. Судя по нему, возможно, новым топливом будущего станет… воздух!
Звучит фантастично, не правда ли? Разве это возможно, чтобы автомобиль ездил на воздухе? Конечно, это возможно. Но это воздух не в таком виде, в котором мы им дышим сейчас - чтобы двигать автомобиль, нужен сжатый воздух. Сжатый, и находящийся под высоким давлением, воздух двигает поршни двигателя, и автомобиль движется! После того как он отработал в двигателе, воздух возвращается в атмосферу абсолютно чистым. Бака достаточно на 200 километров пути, и скорость тоже весьма впечатляет - до 110 километров в час!
(Как ни странно, автомобильные двигатели на сжатом воздухе имеют очень давнюю историю. Впервые эта технология была применена еще в восьмидесятых годах девятнадцатого века, когда Луи Мекарски запатентовал свое изобретение, получившее название «пневматический трамвай».)
Этот автомобиль не только полностью экологичен, он также существенно сэкономит деньги своему владельцу! Одна полная заправка сжатым воздухом обойдется в полтора евро, и за считанные минуты автомобиль будет снова готов к путешествиям. Полтора евро практически равны по цене двум литрам бензина. Посчитайте, сколько проедет ваша машина на двух литрах - наверняка цифра будет куда меньше чем 200 километров. Ведь после небольших и несложных подсчетов, ежедневная заправка автомобиля сжатым воздухом обойдется как минимум в 10 раз дешевле!
Изобретатель этого интересного концепта, неутомимый француз Ги Нэгр (Guy Negre), бывший инженер «Формулы 1», работал над своим проектом более десяти лет. Оригинальная схема двигателя, похожая на обычный ДВС, позволяла приводить в движение автомобиль за счет сжатого воздуха, хранящегося в баллонах. Идея была позаимствована Нэгром именно из конструкции гоночных болидов, в которых для разгона используется турбина, питаемая сжатым воздухом из специального баллона.
Начал Ги Нэгр с оригинальной концепции гибридного автомобиля, который на малых оборотах двигался бы за счет воздуха, а на больших — запускал обычный двигатель внутреннего сгорания. Этот автомобиль был разработан в середине 90-х, однако изобретатель решил пойти еще дальше. Результатом 10 лет напряженной работы стало несколько моделей, ездящих исключительно на сжатом воздухе.
В основе “воздушного автомобиля” Ги Нэгра лежит мотор, по конструкции весьма похожий на стандартный ДВС. В двигателе два рабочих и два вспомогательных цилиндра. Теплый воздух засасывается прямо из атмосферы и дополнительно подогревается. Затем он попадает в камеру, где смешивается с охлажденным до -100 градусов Цельсия сжатым воздухом. Воздух быстро разогревается, резко увеличивается в объеме и толкает поршень главного цилиндра, который приводит в движение коленчатый вал.
Первые прототипы чисто воздушного автомобиля, созданного французами из фирмы Ги Нэгра Motor Development International (MDI), были продемонстрированы в начале 2000-х, а сейчас, наконец, дело дошло до масштабного внедрения этой замечательной разработки. Компания Tata Motors, крупнейший производитель автомобилей в Индии, договорилась с MDI о запуске лицензионного производства небольшого трехместного экомобиля, работающего на сжатом воздухе.
Модель MiniC.A.T оснащена баллоном из углеволокна, вмещающим 90 куб. м. сжатого воздуха. На одной заправке воздухом машина способна проехать от 200 до 300 км, с максимальной скоростью в 110 км/ч. С помощью компрессоров, установленных на АЗС, ее можно будет заправить за 2-3 минуты, уплатив при этом каких-то 1,5 евро. Возможен и альтернативный вариант заправки при помощи встроенного компрессора, подключаемого к обычной сети переменного тока. Чтобы полностью заполнить “бак”, ему потребуется 3-4 часа.
Несмотря на то, что электричество производится в основном за счет сжигания ископаемого сырья, воздушный экомобиль оказывается гораздо эффективнее автомобилей с ДВС. По КПД он превосходит обычные автомобили в 2 раза, а электромобили — в 1,5. Кроме того, его отличает полное отсутствие вредных выхлопов, а также крайняя неприхотливость в обслуживании: благодаря отсутствию камеры сгорания масло в двигателе можно менять не чаще, чем через каждые 50 тыс. км пробега.
Экомобиль MiniC.A.T будет выпускаться в четырех модификациях. Они включают в себя трехместную легковую модель, пятиместное такси, мини-вэн и легкий грузовой пикап. Автомобили будут продаваться по цене около 5 500 фунтов (примерно 11000 долларов) , что весьма доступно.. В планах компании Tata — ежегодное производство не менее 3 тысяч “воздушных автомобилей”.
Продавать их планируют в Европе и Индии, но если проект обретет популярность, возможно и по всему миру.
Почин индийцев поддержала американская компания Zero Pollution Motors, которая объявила о скором выводе на американский рынок автомобилей, работающих на сжатом воздухе и построенных по технологии Гая Негре.
Zero Pollution Motors планирует производить автомобили CityCAT с вариантом двигателя (6-цилиндровый, 75-сильный Dual-Energy), позволяющего работать в двух режимах: просто на сжатом воздухе, либо с потреблением небольшого количества топлива для повышения температуры воздуха в баллонах и соответственно мощности. В таком режиме автомобиль потребляет около 2.2 литров бензина на 100 километров вне города.
CityCAT – шестиместный автомобиль с вместительным багажником. Кузов состоит из стеклопластиковых панелей, крепящихся к алюминиевому каркасу. Автомобиль сможет проезжать в городе 60 километров на одном запасе воздуха, а за городом при небольшом расходе бензина – 1360 километров. Скорость авто при работе только на сжатом воздухе – 56 км/ч, при использовании бензина – 155 км/ч.
Ориентировочная стоимость авто – 17.8 тысяч долларов. Первая партия должна поступить на рынок в 2010 году.
Будем надеяться, что это не последний шаг для развития экологически чистых способов передвижения.
Впрочем, отзывы о "воздухомобиле" в СМИ из восторженных постепенно превратились в скептические.О них - ниже.
В 2000 году многочисленные СМИ, в том числе ВВС, пророчили, что в начале 2002 года начнётся массовое производство автомобилей, использующих воздух вместо топлива.
Поводом для такого смелого заявления послужила презентация автомобиля под названием e.Volution на выставке Auto Africa Expo2000, которая состоялась в Йоханнесбурге.
Изумлённой общественности сообщили, что e.Volution может без дозаправки проехать около 200 километров, развивая при этом скорость до 130 км/час. Или же в течение 10 часов со средней скоростью 80 км/час. Было заявлено, что стоимость такой поездки обойдётся владельцу e.Volution в 30 центов. При этом весит машина всего 700 кг, а двигатель — 35 кг.
Революционную новинку представила французская фирма MDI (Motor Development International), которая тут же объявила о намерении начать серийный выпуск автомобилей, оборудованных двигателем на сжатом воздухе.
Изобретателем двигателя является французский инженер-моторостроитель Гай Негр (Guy Negre), известный, как разработчик пусковых устройств для болидов «Формулы 1» и авиационных двигателей.
Негр заявил, что ему удалось создать двигатель, работающий исключительно на сжатом воздухе без каких бы то ни было примесей традиционного топлива. Своё детище француз назвал Zero Pollution, что означает нулевой выброс вредных веществ в атмосферу.
Девизом Zero Pollution стало «Простой, экономичный и чистый», то есть упор был сделан на его безопасность и безвредность для экологии.
Принцип работы двигателя, по словам изобретателя, таков: «Воздух засасывается в малый цилиндр и сжимается поршнем до уровня давления в 20 бар. При этом воздух разогревается до 400 градусов. Затем горячий воздух выталкивается в сферическую камеру.
В „камеру сгорания“, хотя в ней уже ничего не сгорает, под давлением подаётся и холодный сжатый воздух из баллонов, он сразу же нагревается, расширяется, давление резко возрастает, поршень большого цилиндра возвращается и передаёт рабочее усилие на коленчатый вал.
Можно даже сказать, что „воздушный“ двигатель работает так же, как и обычный двигатель внутреннего сгорания, но только никакого сгорания тут нет».
Было заявлено, что выбросы автомобиля не опаснее углекислого газа, выделяемого при дыхании человека, двигатель можно смазывать растительным маслом, а электрическая система состоит всего лишь из двух проводов.
На заправку такого воздухомобиля требуется около 3 минут.
Представители Zero Pollution заявили, что для заправки «воздухомобиля» достаточно наполнить воздушные резервуары, расположенных под днищем автомобиля, что занимает около четырёх часов.
Впрочем, в будущем планировалось построить «воздухозаправочные» станции, способные наполнить 300-литровые баллоны всего за 3 минуты.
Предполагалось, что продажи «воздухомобилей» начнутся в Южной Африке по цене около $10 тысяч. Также говорилось о строительстве пяти фабрик в Мексике и Испании и трёх — в Австралии. Лицензию на производство автомобиля якобы уже получили больше дюжины стран, а южноафриканская компания вроде бы получила заказ на производство 3000 автомобилей, вместо запланированной экспериментальной партии в 500 штук.
Но после громких заявлений и всеобщего ликования что-то произошло. Внезапно всё стихло и о «воздухомобиле» почти забыли.
Тишина представляется тем более зловещей, что некоторое время назад «заглох» официальный сайт Zero Pollution. Причина нелепая: страница якобы не справляется с огромным потоком запросов. Впрочем, создатели сайта в расплывчатой форме обещают его когда-нибудь «улучшить».
Появление воздухомобилей на дорогах должно было стать серьезным вызовом традиционному транспорту.
Есть мнение, что экологичную разработку саботировали автомобильные гиганты: предвидев приближающийся крах, когда выпускаемые ими бензиновые двигатели никому не будут нужны, они якобы решили выскочку «задушить на корню».
Эту версию отчасти подтверждает Deutsche Welle: «Авторемонтные предприятия и нефтяные концерны единодушно считают автомобиль с воздушным двигателем „недоработанным“. Впрочем, это можно списать на их предвзятость.
Однако и многие независимые эксперты настроены скорее скептически, тем более что ряд крупных автомобилестроительных концернов — например, „Фольксваген“, — уже в 70-х и 80-х годах вели исследования в этом направлении, но затем свернули их ввиду полной бесперспективности».
Почти такого же мнения придерживаются и защитники окружающей среды: «Потребуется очень много времени, чтобы убедить автомобильных производителей начать выпуск „воздушных“ двигателей.
Автомобильные компании уже потратили огромное количество денег на эксперименты с электрическими автомобилями, которые оказались неудобными и дорогими. Им больше не нужны новые идеи».
Zero Pollution — двигатели с нулевым выбросом вредных веществ. Кроме этого, они легки и компактны.
Но Deutsche Welle обращает внимание на то, что в различных публикациях «описание двигателя и принципиальная схема его работы грешат неточностями и ошибками, а, кроме того, версии на разных языках не только изрядно различаются, но порой и прямо противоречат друг другу.
Чуть ли не в каждом издании приводятся свои, отличные от прочих, технические параметры. Разброс цифр столь велик, что невольно задаёшься вопросом: неужели они относятся к одному и тому же автомобилю?
Ещё одна странная закономерность состоит в том, что с каждой следующей публикацией параметры автомобиля улучшаются: то мощность подрастёт, то цена упадёт, то масса уменьшится, то ёмкость баллонов увеличится. Так что, сомнения тут вполне уместны и оправданы.
Однако ждать осталось недолго. Вероятно, уже в наступающем году мы точно узнаем, что же такое этот разработанный фирмой MDI двигатель на сжатом воздухе — революция в автомобилестроении или во всех смыслах слова „дутая“ сенсация».
Между тем, вполне возможно, что и в 2002 году интрига с «воздухомобилем» не разрешится. В результате продолжительных поисков информации в Сети был обнаружен один более-менее «живой» сайт, который обещает серийное производство революционных автомобилей в 2003 году.
Кстати, в процессе поисков было найдено много интересного на «воздушную» тему.
Любопытно, что на состоявшейся в феврале 2001 года в Нюрнберге международной ярмарке игрушек канадская фирма Spin Master предложила покупателям модель самолета, оснащённой двигателем, работающим на сжатом воздухе. Мини-резервуар можно надувать любым насосом, и пропеллеры уносят оригинальную игрушку в небеса.
Кроме того, в Интернете имеется коммерческое предложение, адресованное, по всей видимости, правительству Москвы. В этом документе одна столичная компания предлагает чиновникам «ознакомиться с предложением автомобильной фирмы MDI (Франция) о производстве в Москве абсолютно экологически чистых и экономичных автомобилей».
Встретилось и предложение В. А. Конощенко, который сообщает об изобретённом им автомобиле, работающем на сжатом воздухе, прилагая описание устройства.
Также попалось на глаза изобретение Раиса Шаймухаметова — «Садоход», который «приводится в движение от сжатого воздуха: под капотом небольшой двигатель и серийный компрессор. Воздух вращает автономно друг от друга два блока (слева и справа) эксцентрических роторов (поршней). Роторы в блоке через ходовые колеса соединены гусеничной цепью».
В итоге сложилось двоякое впечатление: с одной стороны не до конца понятная история с французским «воздухомобилем», а с другой — куда более чёткое ощущение, что «воздушный» транспорт давно используется и в особенности почему-то в России. И притом с позапрошлого века.
Есть данные о том, что спроектированная самоучкой И. Ф. Александровским 33-метровая подводная лодка с двигателем, работающим на сжатом воздухе, летом 1865 года была спущена на воду, успешно прошла ряд испытаний и только после этого затонула.
МАШИНА НЕГРА - ДУТАЯ СЕНСАЦИЯ
Ошарашивающая идея - автомобиль на сжатом воздухе - оказалась мифом
Сергей ЛЕСКОВ
Известных на Земле запасов нефти хватит не более чем на 50 лет. Чем только не пытаются заменить бензин, который, ко всему прочему, является главным источником загрязнения воздуха в больших городах. И сжиженным природным газом, и всякого рода синтезированными газами и жидкостями, и даже спиртом. Долго надежды возлагались на электромобиль, но его технические характеристики невысоки, а утилизация источника энергии оказалась проблемой для экологии. И вот новая, ошарашивающая идея - автомобиль на сжатом воздухе.
Французский инженер Ги Негр заработал известность в автомобильном мире своими стартерами для болидов "Формулы-1" и авиационных моторов. В его конструкторском досье 70 патентов. Это говорит о том, что Негр не самоучка из числа тех, кто досаждает своими открытиями всем автомобильным фирмам мира. Несколько лет назад уважаемый Негр создал фирму MDI (Motor Development International), которая занялась разработкой двигателями на сжатом воздухе. Первая реакция любого эксперта - бред, блажь и опять бред. Но еще в 1997 году в Мексике парламентская комиссия по транспорту заинтересовалась этой разработкой, специалисты посетили завод в Бриньоле и подписали соглашение о постепенной замене всех 87 тысяч такси в Мехико, самой загрызенной столице мира, машинами с чистым "выдохом".
Два года назад на выставке Auto Africa Expo 2000 состоялась презентация созданного командой Негра концепт-кара под названием e . Volution . Как и было обещано, в качестве топлива он использовал сжатый воздух. В Йоханнесбурге на волне всеобщего интереса было объявлено о начале серийного выпуска чудо-автомобиля с двигателем Zero Pollution в 2002 году. В ЮАР предполагалось сделать 3 тысячи e . Volution . Назначенный год на дворе. Где же "воздухомобиль"?
Публикаций на эту тему много, но характеристики скачут, будто речь не о технике, а об арабском жеребце. Если усреднить все протоколы, то выйдет такой портрет: e . Volution весит 700 кг, мотор Zero Pollution - 35 кг. Автомобиль может проехать без дозаправки 200 км. Максимальная скорость - 130 км/ч. На скорости 80 км/ч он может двигаться 10 часов. Ориентировочная цена - 10 тысяч долларов.
Чтобы закачать в баллоны воздух, нужна энергия, а электростанции - тоже источник загрязнений. Авторы проекта посчитали КПД в цепочке "нефтеперегонный завод - автомобиль" для бензинового, электрического и воздушного двигателя: 9, 13 и 20% соответственно. То есть "воздушник" лидирует с заметным отрывом. Сама заправка занимает около 4 часов, а баллоны спрятаны под днище.
Принцип работы "воздушника" не отличается от двигателя внутреннего сгорания. Нет по причине отсутствия горючего только самого сгорания. Нет, кроме того, систем зажигания, впрыска топлива, бензобака. Воздух в баллонах находится под давлением 200 атмосфер. Идея конструкторов такова: в малый цилиндр засасывается часть выхлопа и сжимается поршнем до давления 20 атмосфер. Раскаленный до 400 градусов воздух выталкивается в камеру, которая является аналогом камеры сгорания. В нее подается сжатый воздух из баллонов. Он нагревается - и в результате поршень цилиндра движется, передавая рабочее усилие на коленчатый вал.
По мере приближения к объявленной дате выпуска в публикациях на эту тему разнобой все заметнее. Создается впечатление, что команда Ги Негра столкнулась с серьезными техническими проблемами. Чтобы разъяснить ситуацию, "Известия-Наука" обратились к самым авторитетным в нашей стране специалистам из Государственного научного центра "Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ)".
- Мы рассчитали рабочий цикл этого двигателя, - сказал заведующий отделом газобалонного оборудования НАМИ Владислав Лукшо. - Это очередная попытка обмануть основополагающие законы природы, проскочить мимо правил термодинамики. Можно эту идею развить: заставить водителя качать ногами воздух. Идея двигателя на сжатом воздухе несуразна, потому что его КПД очень мал. Полученная от механического сжатия энергия на килограмм веса в 20-30 раз уступает химической энергии углеводородного топлива. У бензина конкурентов не видно. Выше показатели только у атомной энергии. Этот e . Volution сможет ездить только на небольшие расстояния, как летают игрушки с пневмодвигателями.
Скептическое отношение к двигателю на сжатом воздухе вовсе не означает, в этом уверены специалисты НАМИ, что попытки найти альтернативу бензиновому двигателю обречены. Уже удалось добиться сносных характеристик у газовых двигателей на пропан-бутане, которые уступают по теплоотдаче топлива бензиновому двигателю только в 1,5 раза. Предпринимаются в продолжение заветов чонкинского приятеля Гладышева усилия, дабы освоить двигатель на биогазе, который получают из всяческих отбросов.
Большие перспективы у водорода, причем способы его применения весьма разнообразны - от добавок к бензину до сжижения или использования в виде соединений с металлами (гидридов). Согласно последним разработкам НАМИ, водород лучше не сжигать: в тепловыделяющем элементе он вступает в реакцию, возникает электрический ток, который преобразуется в механическую энергию. Еще один вариант - спирт, который энергетически "сильнее" газа, хотя и "слабее" бензина. Двигатели на спирте получили распространение в Бразилии. Правда, в России о внедрении этой конструкции и говорить не стоит - просто глупо.
http://alternathistory.com/avt...
×cont.ws
Пневмодвигатель Гая Негре
e.Volution. По заявлению создателей, себестоимость десятичасовой поездки (на столько хватает запаса воздуха, при средней скорости движения 80 км/ч) на таком автомобиле обходится всего в 30 центов
Пневмодвигатель Анджело Ди Пьетро
Двигатели Анджело Ди Пьетро можно располагать таким образом, экономя при этом на коробке передач
Некоторые энтузиасты, не дожидаясь серийного выхода воздухомобилей, сами строят транспортные средства с двигателями, работающими на сжатом воздухе
Грузовичок John Deere Gator с пневмодвигателем уже несколько лет трудится в автопарке Мельбурна
CityCAT. Выглядит этот автомобиль не очень презентабельно, зато перемещаться на нем можно почти бесплатно
Взял тут
zavgar.info
