Содержание
Плюсы и минусы автомобилей на сжатом воздухе
Несколько лет назад мир облетела новость о том, что индийская компания Tata собирается запустить в серию автомобиль, работающий на сжатом воздухе. Планы так и остались планами, но пневматические автомобили явно стали трендом: каждый год появляется несколько вполне жизнеспособных проектов, а компания Peugeot в 2016 году собирается поставить на конвейер воздушный гибрид. Почему же пневмокары внезапно вошли в моду?
Все новое — это хорошо забытое старое. Так, электромобили в конце XIX века были популярнее бензиновых собратьев, затем они пережили столетнее забвение, а потом снова «восстали из пепла». То же касается и пневмотехники. Еще в 1879 году французский пионер авиации Виктор Татен спроектировал самолет Aéroplane, который должен был подниматься в воздух благодаря двигателю на сжатом воздухе. Модель этой машины успешно летала, хотя в полном размере самолет построен не был.
Родоначальником пневмодвигателей на наземном транспорте стал другой француз, Луи Мекарски, разработавший подобный силовой агрегат для парижских и нантских трамваев.
В Нанте машины испытали в конце 1870-х, а к 1900 году Мекарски владел парком из 96 трамваев, что доказывало эффективность системы. Впоследствии пневматический «флот» был заменен электрическим, но начало было положено. Позднее пневмолокомотивы нашли себе узкую сферу повсеместного применения — шахтное дело. В то же время 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 (или, как говорят, пневмоцилиндр) преобразует энергию расширяющегося воздуха в механическую работу. По принципу действия он аналогичен гидравлическому. «Сердце» пневмодвигателя — поршень, к которому прикреплен шток; вокруг штока навита пружина. Воздух, поступающий в камеру, с увеличением давления преодолевает сопротивление пружины и перемещает поршень. На фазе выпуска, когда давление воздуха падает, пружина возвращает поршень в исходное положение — и цикл повторяется.
Пневмоцилиндр вполне можно назвать «двигателем внутреннего несгорания».
Более распространена мембранная схема, где роль цилиндра выполняет гибкая мембрана, к которой точно так же прикреплен шток с пружиной. Ее преимущество заключается в том, что не нужна столь высокая точность посадки подвижных элементов, не требуются смазочные материалы, а герметичность рабочей камеры повышается. Существуют также роторные (пластинчатые) пневмодвигатели — аналоги ДВС Ванкеля.
Основные плюсы пневмодвигателя — это его экологичность и низкая стоимость «топлива». Собственно, из-за безотходности пневмолокомотивы и получили распространение в шахтном деле — при использовании ДВС в замкнутом пространстве воздух быстро загрязняется, резко ухудшая условия работы. Отработанные же газы пневмодвигателя — это обычный воздух.
Один из недостатков пневмоцилиндра — относительно низкая плотность энергии, то есть количество вырабатываемой энергии на единицу объема рабочего тела. Сравните: воздух (при давлении 30 МПа) имеет плотность энергии порядка 50 кВт•ч на литр, а обычный бензин — 9411 кВт•ч на литр! То есть бензин как топливо эффективнее почти в 200 раз.
Даже с учетом не очень высокого КПД бензинового двигателя он «выдает» в итоге около 1600 кВт•ч на литр, что значительно выше, чем показатели пневмоцилиндра. Это ограничивает все эксплуатационные показатели пневмодвигателей и движимых ими машин (запас хода, скорость, мощность и т. д.). Помимо того, пневмодвигатель имеет относительно небольшой КПД — порядка 5−7% (против 18−20% у ДВС).
Плюсы
+ Отсутствие вредных выбросов
+ Возможность заправки автомобиля в домашних условиях
+ Невысокая стоимость ввиду простоты конструкции двигателя
+ Возможность применения рекуператора энергии (например, сжатия и накопления дополнительного воздуха за счет торможения автомобиля)
Минусы
— Низкие КПД (5−7%) и плотность энергии
— Необходимость во внешнем теплообменнике, поскольку при уменьшении давления воздуха двигатель сильно переохлаждается
— Низкие эксплуатационные показатели пневмоавтомобилей.
Пневматика XXI века
Актуальность экологических проблем XXI века заставила инженеров вернуться к давно забытой идее использования пневмоцилиндра в качестве двигателя для дорожного транспортного средства.
По сути, пневмоавтомобиль экологичнее даже электромобиля, элементы конструкции которого содержат вредные для окружающей среды вещества. В пневмоцилиндре же — воздух и ничего кроме воздуха.
Поэтому основной инженерной задачей было приведение пневмокара к виду, в котором он мог бы конкурировать с электромобилями по эксплуатационным характеристикам и стоимости. Подводных камней в этом деле множество. Например, проблема дегидратации воздуха. Если в сжатом воздухе будет хотя бы капля жидкости, то из-за сильного охлаждения при расширении рабочего тела она превратится в лед, и двигатель просто заглохнет (или даже потребует ремонта). Обычный летний воздух содержит примерно 10 г жидкости на 1 м3, и при наполнении одного баллона нужно затратить дополнительную энергию (около 0,6 кВт•ч) на дегидратацию — причем эта энергия невосполнима. Данный фактор сводит на нет возможность качественной домашней заправки — оборудование для дегидратации невозможно установить и эксплуатировать в домашних условиях.
И это лишь одна из проблем.
Тем не менее тема пневмоавтомобиля оказалась слишком привлекательной, чтобы о ней забыть.
Сразу в серию?
Одно из решений, позволяющих минимизировать недостатки пневмодвигателя, — облегчение автомобиля. Действительно, городской микролитражке не нужен большой запас хода и скорость, а вот экологические показатели в мегаполисе играют значительную роль. Именно на это рассчитывают инженеры франко-итальянской компании Motor Development International, которые на Женевском автосалоне 2009 года представили миру пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir. MDI начали «сражаться» за пневмокар еще в 2003-м, показав концепт Eolo Car, но лишь спустя десять лет, набив множество шишек, французы пришли к приемлемому для конвейера решению.
MDI AIRPOD Крошечный трехместный пневмоавтомобиль французской MDI был представлен широкой публике на Женевском автосалоне 2009 года. Пожалуй, самый перспективный пневмокар. Он имеет право передвигаться по выделенным велодорожкам и не требует наличия водительских прав.
MDI AIRpod — это нечто среднее между автомобилем и мотоциклом, прямой аналог мотоколяски-«инвалидки», как ее частенько называли в СССР. Благодаря 5,45-сильному воздушному двигателю трехколесная малолитражка массой всего 220 кг может разогнаться до 75 км/ч, а запас ее хода составляет 100 км в базовом варианте или 250 км в более серьезной конфигурации. Интересно, что у AIRpod вообще нет руля — машина управляется джойстиком. В теории она может передвигаться как по дорогам общего пользования, так и по велодорожкам.
У AIRpod есть все шансы на серийное производство, поскольку в городах с развитой велоструктурой, например в Амстердаме, такие машинки могут быть востребованы. Одна заправка воздухом на специально оборудованной станции занимает около полутора минут, а стоимость передвижения составляет в итоге порядка €0,5 на 100 км — дешевле просто некуда. Тем не менее заявленный срок серийного производства (весна 2014 года) уже прошел, а воз и ныне там. Возможно, MDI AIRpod появится на улицах европейских городов в 2015-м.
Второй предсерийный концепт — это известный проект индийского гиганта Tata, автомобиль MiniCAT. Проект был запущен одновременно с AIRpod, но, в отличие от европейцев, индусы заложили в программу нормальный, полноценный микроавтомобиль с четырьмя колесами, багажником и традиционной компоновкой (в AIRpod, заметим, пассажиры и водитель сидят спинами друг к другу). Масса Tata чуть побольше, 350 кг, максимальная скорость — 100 км/ч, запас хода — 120 км, то есть MiniCAT в целом похож на машину, а не на игрушку. Интересно, что в компании Tata не мучились с разработкой воздушного двигателя «с нуля», а за $28 млн приобрели права на использование разработок MDI (что позволило последней удержаться на плаву) и усовершенствовали двигатель для приведения в движение более крупного транспортного средства. Одна из фишек этой технологии — использование тепла, выделяющегося при охлаждении расширяющегося воздуха, для нагрева воздуха при заправке баллонов.
Tata MiniCAT
Изначально Tata собиралась поставить MiniCAT на конвейер в середине 2012 года и производить порядка 6000 единиц в год.
Но обкатка продолжается, а серийное производство отложено до лучших времен. За время разработки концепт успел сменить имя (ранее он назывался OneCAT) и дизайн, так что какая его версия поступит в итоге в продажу, не знает никто. Кажется, даже представители Tata.
На двух колесах
Чем легче автомобиль на сжатом воздухе, тем он более эффективен в плане эксплуатационных и экономических показателей. Логичный вывод из этого утверждения — почему бы не сделать скутер или мотоцикл?
Кроссовый мотоцикл, построенный 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 системы Анжело ди Пьетро весит всего лишь 10 кг.
Этим озаботился австралиец Дин Бенстед, который в 2011 году продемонстрировал миру кроссовый мотоцикл O2 Pursuit с силовым агрегатом, разработанным фирмой Engineair. Последняя специализируется на уже упомянутых роторных воздушных двигателях разработки Анжело ди Пьетро.
По сути, это классической компоновки «ванкели» без сгорания — ротор приводится в движение подачей воздуха в камеры. Бенстед пошел при разработке от обратного. Сперва он заказал Engineair двигатель, а потом построил вокруг него мотоцикл, использовав раму и часть элементов от серийной Yamaha WR250R. Машина получилась на удивление энергоэффективной: на одной заправке она проходит 100 км и в теории развивает максимальную скорость 140 км/ч. Эти показатели, к слову, превышают аналогичные у многих электрических мотоциклов. Бенстед остроумно сыграл на форме баллона, вписав его в раму, — это позволило сэкономить место; двигатель в два раза компактнее своего бензинового собрата, а свободное место позволяет установить второй баллон, увеличив пробег мотоцикла в два раза.
Но, к сожалению, O2 Pursuit остался лишь одноразовой игрушкой, хотя и был номинирован на престижную изобретательскую премию, учрежденную Джеймсом Дайсоном. Спустя два года идею Бенстеда подхватил другой австралиец, Дарби Бичено, который предложил создать по схожей схеме не мотоцикл, а сугубо городское транспортное средство, скутер.
Его EcoMoto 2013 должен быть сделан из металла и бамбука (никакого пластика), но дальше рендеров и чертежей дело пока что не продвинулось.
Помимо Бенстеда и Бичено, схожую машину в 2010 году построил Эвин И Ян (его проект назывался Green Speed Air Motorcycle). Все три конструктора, к слову, были студентами Королевского технологического института Мельбурна, и потому их проекты схожи, используют один и тот же двигатель и… не имеют шанса на серию, оставаясь исследовательскими работами.
Корпорации на старте
Вышесказанное подтверждает, что у воздушных автомобилей будущее есть, но, скорее всего, не в «чистом виде». Все-таки они имеют свои ограничения. Тот же MDI AIRpod провалил абсолютно все краш-тесты, поскольку его сверхлегкая конструкция не позволяла должным образом защищать водителя и пассажиров.
А вот использовать пневмотехнологии в качестве дополнительного источника энергии в гибридном автомобиле вполне реально. В связи с этим компания Peugeot объявила о том, что с 2016 года часть кроссоверов Peugeot 2008 будет выпускаться в гибридном варианте, одним из элементов которого будет установка Hybrid Air.
Эта система разработана в сотрудничестве с Bosch; суть ее в том, что энергия ДВС будет запасаться не в форме электроэнергии (как в обычных гибридах), а в баллонах со сжатым воздухом.
Шасси Peugeot 2008 Hybrid Air На полном баке и полной заправке воздухом Peugeot 2008 Hybrid Air может проехать до 1300 км.
Peugeot 2008 Hybrid Air сможет двигаться, используя энергию ДВС, воздушного силового агрегата или их комбинации. Система будет сама распознавать, какой из источников энергоэффективнее в той или иной ситуации. В городском цикле, в частности, 80% времени будет использоваться энергия сжатого воздуха — он приводит в движение гидронасос, который вращает вал при отключенном ДВС. Суммарная экономия топлива при такой схеме составит до 35%. При работе на чистом воздухе максимальная скорость автомобиля ограничивается 70 км/ч.
Концепт Peugeot выглядит абсолютно жизнеспособным. С учетом экологических преимуществ подобные гибриды вполне смогут потеснить электрические в течение ближайших пяти-десяти лет.
И мир станет немножечко чище. Или не станет.
Соревнование на скорость
В 2011 году спортивный автомобиль Toyota Ku: Rin установил мировой рекорд скорости для транспортных средств, приводимых в движение энергией сжатого воздуха. Обычно пневмоавтомобили не разгоняются более чем до 100−110 км/ч, концепт же Toyota показал официальный результат 129,2 км/ч. Ввиду «заточенности» на скорость, Ku: Rin на одной зарядке мог проехать всего 3,2 км, но больше трехколесному одноместному болиду и не требовалось. Рекорд установлен. Интересно, 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.
Источник: popmech.ru
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
Подобається контент? Підтримай Autogeek на Patreon!
Экологичные авто
Несколько лет назад мир облетела новость о том, что индийская компания Tata собирается запустить в серию автомобиль, работающий на сжатом воздухе.
Планы так и остались планами, но пневматические автомобили явно стали трендом: каждый год появляется несколько вполне жизнеспособных проектов, а компания Peugeot в 2016 году планировала поставить на конвейер воздушный гибрид. Почему же пневмокары внезапно вошли в моду?
Тим Скоренко
Все новое — это хорошо забытое старое. Так, электромобили в конце XIX века были популярнее бензиновых собратьев, затем они пережили столетнее забвение, а потом снова «восстали из пепла». То же касается и пневмотехники. Еще в 1879 году французский пионер авиации Виктор Татен спроектировал самолет A? roplane, который должен был подниматься в воздух благодаря двигателю на сжатом воздухе. Модель этой машины успешно летала, хотя в полном размере самолет построен не был.
Родоначальником пневмодвигателей на наземном транспорте стал другой француз, Луи Мекарски, разработавший подобный силовой агрегат для парижских и нантских трамваев. В Нанте машины испытали в конце 1870-х, а к 1900 году Мекарски владел парком из 96 трамваев, что доказывало эффективность системы.
Впоследствии пневматический «флот» был заменен электрическим, но начало было положено. Позднее пневмолокомотивы нашли себе узкую сферу повсеместного применения — шахтное дело. В то же время 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 (или, как говорят, пневмоцилиндр) преобразует энергию расширяющегося воздуха в механическую работу. По принципу действия он аналогичен гидравлическому. «Сердце» пневмодвигателя — поршень, к которому прикреплен шток; вокруг штока навита пружина. Воздух, поступающий в камеру, с увеличением давления преодолевает сопротивление пружины и перемещает поршень. На фазе выпуска, когда давление воздуха падает, пружина возвращает поршень в исходное положение — и цикл повторяется. Пневмоцилиндр вполне можно назвать «двигателем внутреннего несгорания».
Более распространена мембранная схема, где роль цилиндра выполняет гибкая мембрана, к которой точно так же прикреплен шток с пружиной.
Ее преимущество заключается в том, что не нужна столь высокая точность посадки подвижных элементов, не требуются смазочные материалы, а герметичность рабочей камеры повышается. Существуют также роторные (пластинчатые) пневмодвигатели — аналоги ДВС Ванкеля.
Основные плюсы пневмодвигателя — это его экологичность и низкая стоимость «топлива». Собственно, из-за безотходности пневмолокомотивы и получили распространение в шахтном деле — при использовании ДВС в замкнутом пространстве воздух быстро загрязняется, резко ухудшая условия работы. Отработанные же газы пневмодвигателя — это обычный воздух.
Один из недостатков пневмоцилиндра — относительно низкая плотность энергии, то есть количество вырабатываемой энергии на единицу объема рабочего тела. Сравните: воздух (при давлении 30 МПа) имеет плотность энергии порядка 50 кВт•ч на литр, а обычный бензин — 9411 кВт•ч на литр! То есть бензин как топливо эффективнее почти в 200 раз. Даже с учетом не очень высокого КПД бензинового двигателя он «выдает» в итоге около 1600 кВт•ч на литр, что значительно выше, чем показатели пневмоцилиндра.
Это ограничивает все эксплуатационные показатели пневмодвигателей и движимых ими машин (запас хода, скорость, мощность и т. д.). Помимо того, пневмодвигатель имеет относительно небольшой КПД — порядка 5−7% (против 18−20% у ДВС).
Пневматика XXI века
Актуальность экологических проблем XXI века заставила инженеров вернуться к давно забытой идее использования пневмоцилиндра в качестве двигателя для дорожного транспортного средства. По сути, пневмоавтомобиль экологичнее даже электромобиля, элементы конструкции которого содержат вредные для окружающей среды вещества. В пневмоцилиндре же — воздух и ничего кроме воздуха.
Поэтому основной инженерной задачей было приведение пневмокара к виду, в котором он мог бы конкурировать с электромобилями по эксплуатационным характеристикам и стоимости. Подводных камней в этом деле множество. Например, проблема дегидратации воздуха. Если в сжатом воздухе будет хотя бы капля жидкости, то из-за сильного охлаждения при расширении рабочего тела она превратится в лед, и двигатель просто заглохнет (или даже потребует ремонта).
Обычный летний воздух содержит примерно 10 г жидкости на 1 м3, и при наполнении одного баллона нужно затратить дополнительную энергию (около 0,6 кВт•ч) на дегидратацию — причем эта энергия невосполнима. Данный фактор сводит на нет возможность качественной домашней заправки — оборудование для дегидратации невозможно установить и эксплуатировать в домашних условиях. И это лишь одна из проблем.
Тем не менее тема пневмоавтомобиля оказалась слишком привлекательной, чтобы о ней забыть.
Сразу в серию?
Одно из решений, позволяющих минимизировать недостатки пневмодвигателя, — облегчение автомобиля. Действительно, городской микролитражке не нужен большой запас хода и скорость, а вот экологические показатели в мегаполисе играют значительную роль. Именно на это рассчитывают инженеры франко-итальянской компании Motor Development International, которые на Женевском автосалоне 2009 года представили миру пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir.
MDI начали «сражаться» за пневмокар еще в 2003-м, показав концепт Eolo Car, но лишь спустя десять лет, набив множество шишек, французы пришли к приемлемому для конвейера решению.
MDI AIRpod — это нечто среднее между автомобилем и мотоциклом, прямой аналог мотоколяски-«инвалидки», как ее частенько называли в СССР. Благодаря 5,45-сильному воздушному двигателю трехколесная малолитражка массой всего 220 кг может разогнаться до 75 км/ч, а запас ее хода составляет 100 км в базовом варианте или 250 км в более серьезной конфигурации. Интересно, что у AIRpod вообще нет руля — машина управляется джойстиком. В теории она может передвигаться как по дорогам общего пользования, так и по велодорожкам.
У AIRpod есть все шансы на серийное производство, поскольку в городах с развитой велоструктурой, например в Амстердаме, такие машинки могут быть востребованы. Одна заправка воздухом на специально оборудованной станции занимает около полутора минут, а стоимость передвижения составляет в итоге порядка 0,5 на 100 км — дешевле просто некуда.
Тем не менее заявленный срок серийного производства (весна 2014 года) уже прошел, а воз и ныне там. Возможно, MDI AIRpod появится на улицах европейских городов в 2015-м.
Второй предсерийный концепт — это известный проект индийского гиганта Tata, автомобиль MiniCAT. Проект был запущен одновременно с AIRpod, но, в отличие от европейцев, индусы заложили в программу нормальный, полноценный микроавтомобиль с четырьмя колесами, багажником и традиционной компоновкой (в AIRpod, заметим, пассажиры и водитель сидят спинами друг к другу). Масса Tata чуть побольше, 350 кг, максимальная скорость — 100 км/ч, запас хода — 120 км, то есть MiniCAT в целом похож на машину, а не на игрушку. Интересно, что в компании Tata не мучились с разработкой воздушного двигателя «с нуля», а за $28 млн приобрели права на использование разработок MDI (что позволило последней удержаться на плаву) и усовершенствовали двигатель для приведения в движение более крупного транспортного средства. Одна из фишек этой технологии — использование тепла, выделяющегося при охлаждении расширяющегося воздуха, для нагрева воздуха при заправке баллонов.
Изначально Tata собиралась поставить MiniCAT на конвейер в середине 2012 года и производить порядка 6000 единиц в год. Но обкатка продолжается, а серийное производство отложено до лучших времен. За время разработки концепт успел сменить имя (ранее он назывался OneCAT) и дизайн, так что какая его версия поступит в итоге в продажу, не знает никто. Кажется, даже представители Tata.
На двух колесах
Чем легче автомобиль на сжатом воздухе, тем он более эффективен в плане эксплуатационных и экономических показателей. Логичный вывод из этого утверждения — почему бы не сделать скутер или мотоцикл?
Этим озаботился австралиец Дин Бенстед, который в 2011 году продемонстрировал миру кроссовый мотоцикл O2 Pursuit с силовым агрегатом, разработанным фирмой Engineair. Последняя специализируется на уже упомянутых роторных воздушных двигателях разработки Анжело ди Пьетро. По сути, это классической компоновки «ванкели» без сгорания — ротор приводится в движение подачей воздуха в камеры.
Бенстед пошел при разработке от обратного. Сперва он заказал Engineair двигатель, а потом построил вокруг него мотоцикл, использовав раму и часть элементов от серийной Yamaha WR250R. Машина получилась на удивление энергоэффективной: на одной заправке она проходит 100 км и в теории развивает максимальную скорость 140 км/ч. Эти показатели, к слову, превышают аналогичные у многих электрических мотоциклов. Бенстед остроумно сыграл на форме баллона, вписав его в раму, — это позволило сэкономить место; двигатель в два раза компактнее своего бензинового собрата, а свободное место позволяет установить второй баллон, увеличив пробег мотоцикла в два раза.
Но, к сожалению, O2 Pursuit остался лишь одноразовой игрушкой, хотя и был номинирован на престижную изобретательскую премию, учрежденную Джеймсом Дайсоном. Спустя два года идею Бенстеда подхватил другой австралиец, Дарби Бичено, который предложил создать по схожей схеме не мотоцикл, а сугубо городское транспортное средство, скутер.
Его EcoMoto 2013 должен быть сделан из металла и бамбука (никакого пластика), но дальше рендеров и чертежей дело пока что не продвинулось.
Помимо Бенстеда и Бичено, схожую машину в 2010 году построил Эвин И Ян (его проект назывался Green Speed Air Motorcycle). Все три конструктора, к слову, были студентами Королевского технологического института Мельбурна, и потому их проекты схожи, используют один и тот же двигатель и… не имеют шанса на серию, оставаясь исследовательскими работами.
Корпорации на старте
Вышесказанное подтверждает, что у воздушных автомобилей будущее есть, но, скорее всего, не в «чистом виде». Все-таки они имеют свои ограничения. Тот же MDI AIRpod провалил абсолютно все краш-тесты, поскольку его сверхлегкая конструкция не позволяла должным образом защищать водителя и пассажиров.
А вот использовать пневмотехнологии в качестве дополнительного источника энергии в гибридном автомобиле вполне реально.
В связи с этим компания Peugeot объявила о том, что с 2016 года часть кроссоверов Peugeot 2008 будет выпускаться в гибридном варианте, одним из элементов которого будет установка Hybrid Air. Эта система разработана в сотрудничестве с Bosch; суть ее в том, что энергия ДВС будет запасаться не в форме электроэнергии (как в обычных гибридах), а в баллонах со сжатым воздухом. Планы, правда, так и остались планами: на данный момент на серийные автомобили установка не ставится.
Peugeot 2008 Hybrid Air сможет двигаться, используя энергию ДВС, воздушного силового агрегата или их комбинации. Система будет сама распознавать, какой из источников энергоэффективнее в той или иной ситуации. В городском цикле, в частности, 80% времени будет использоваться энергия сжатого воздуха — он приводит в движение гидронасос, который вращает вал при отключенном ДВС. Суммарная экономия топлива при такой схеме составит до 35%. При работе на чистом воздухе максимальная скорость автомобиля ограничивается 70 км/ч.
Концепт Peugeot выглядит абсолютно жизнеспособным. С учетом экологических преимуществ подобные гибриды вполне смогут потеснить электрические в течение ближайших пяти-десяти лет. И мир станет немножечко чище. Или не станет.
Каков статус транспортных средств с пневматическим приводом?
Помню, в те годы, когда Youtube был ошибочным, я видел бесконечные видеоролики о «воздушных» автомобилях и двигателях. Многие из них связаны с вечным двигателем, к которому мой юный мозг одержимо привязался. Правительство скрывало эти устройства. Все это было большим прикрытием. «Мама! У нас закончилась фольга!»
«МАМА!»
Рано или поздно, посмотрев некоторые из этих видео более внимательно, я понял, что на самом деле ситуация была гораздо более приземленной. В том-то и дело, что можно было заставить двигатель работать на сжатый воздух. Ах. Конечно.
Как оказалось, транспортные средства на сжатом воздухе не имеют большого смысла.
Плотность энергии сжатого воздуха ничтожно мала (хуже, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов). Если вы попытаетесь увеличить эту плотность, значительно увеличив давление, вы получите чуть менее бедный автомобиль, который также является бомбой. Вы когда-нибудь видели, как взрывается шина?
Современные аккумуляторы более безопасны и обладают большей энергоемкостью. Вам не нужен компрессор, чтобы накачивать воздух в машину, и вам не нужен сложный двигатель. Вы пропускаете посредника, становясь полностью электрическим.
Это не значит, что люди не пробовали.
Начиная с пневматических велосипедов
Пневматические велосипеды — популярный проект среди студентов университетов и мастеров. Они не так трудоемки (и, честно говоря, жизни), как их паровые альтернативы.
В настоящее время вы не можете купить их на коммерческой основе, потому что запас хода на велосипеде с пневматическим приводом относительно низкого давления довольно плохой. Умный ютубер по имени Том Стэнтон сделал один, и он был способен проехать около 3/8 мили.
Теперь вы можете подумать, а что, если он (вместо СКУЧНЫХ 120 фунтов на квадратный дюйм) раскрутит эту штуковину примерно до 3000 фунтов на квадратный дюйм? Очевидно, несколько французов думали так же, как и вы.
AIRpod
Нет, не наушники.
AIRpod — это концепт. Французская компания, производящая их (Motor Development Industries), уже более двух десятилетий обещает серийную версию. Цитируя Самира из Office Space , должно быть приятно иметь такую гарантию занятости.
Tata (индийская автомобильная компания) сотрудничает с MDI для создания автомобиля с воздушным двигателем, как и компания в Соединенных Штатах. Хотя кажется, что все происходит со скоростью улитки, MDI выпустила технический документ, подробно описывающий, как все это работает.
Двигатель, на который подается сжатый воздух, представляет собой двухцилиндровый двигатель объемом 430 см3. MDI говорит, что он обратим, что означает, что он, вероятно, работает так же, как и многие паровые двигатели (каждый такт — это рабочий ход).
Утверждается, что у него переменные фазы газораспределения, и все это сделано из алюминия. Максимальная мощность 90,4 лошадиных силы, что даже по меркам 430сс довольно слабо.
Он имеет автоматическую коробку передач, которая, как я полагаю, является разновидностью вариатора, поскольку количество скоростей не указано. Пока все это кажется довольно ручным. Более интересной частью является хранилище сжатого воздуха.
Это большое давление!
Воздух забит в два пластиковых резервуара из углеродного волокна. Каждый из них объемом 125 литров хранится под пассажирским салоном и находится под давлением 3600 фунтов на квадратный дюйм. Это примерно 245 атмосфер на штуку. Экстремальное давление приводит к разумному диапазону — предположительно около восьмидесяти миль — но это также из-за ничтожного веса транспортного средства; (предположительно) 617 фунтов.
Автомобиль небольшой – колесная база всего 58 дюймов. Крошечные размеры и вес также не являются единственными факторами, влияющими на его ареал.
Максимальная скорость AIRpod составляет всего пятьдесят миль в час.
Эта информация объяснена более подробно в презентационном документе MDI на их веб-сайте, но вся эта инженерия не меняет того факта, что такие автомобили просто обречены на провал из-за их низкой плотности энергии.
Так почему же люди пытаются?
Преимущества
Воздушные транспортные средства — самый экологически чистый вид транспорта. Когда дело доходит до этого, автомобиль с воздушным двигателем имеет абсолютно нулевые выбросы. В дополнение к этому, материалы, используемые для их изготовления, могут быть почти полностью экологически чистыми и пригодными для вторичной переработки. Там также нет грязных батарей или накипи из выхлопной трубы. Фабрика, производящая их, действительно является единственным возможным источником загрязнения.
Еще одним интересным преимуществом пневматических автомобилей является система кондиционирования воздуха. Вы когда-нибудь покупали дешевый газовый пистолет для страйкбола на Amazon, несколько раз стреляли из него в своего брата, а затем вынимали пустую канистру, чтобы почувствовать, насколько он холодный? Вы можете поставить большой теплообменник на воздушные резервуары и получить бесплатный кондиционер.
Нет необходимости в опасных хладагентах или сложных компрессорах.
Резервуары с воздухом также не теряют плотность энергии со временем, как батареи. Автомобиль с воздушным двигателем, припаркованный на ночь без подзарядки, не потеряет запас хода. Чего нельзя сказать о большинстве электромобилей.
Наконец, их дешево делать. Здесь нет свечей зажигания, каталитических нейтрализаторов, системы охлаждения, аккумуляторов и т. д. Только воздушные баллоны, шланги и куски алюминия с просверленными в них большими отверстиями.
Впрочем, все это не имеет значения.
Если бы вы ехали на полностью накачанном автомобиле с пневматическим двигателем и вас сбило бы другое транспортное средство, это бы вас убило. Хотя я слышал, что испариться в воздушном автомобиле на самом деле очень мирно, я сам в этом не уверен.
Недостаточная эффективность, присущая транспортным средствам, работающим на сжатом воздухе, также более чем часто решается добавлением… гм… газового двигателя или аккумуляторов.
Гибридные версии этих трансмиссий теоретически наиболее перспективны — в первую очередь в автобусах, — но концепты еще не вышли на улицы.
Им также нужны компрессоры для зарядки, которые шумят. Учитывая, что большинство людей заряжают свои автомобили во время сна, это может вызвать проблемы.
Есть и много других недостатков. Если вы хотите прочитать их все, статья Википедии о пневматических автомобилях написана очень хорошо.
Тогда держись за грязные дела.
Итак, как оказалось, чистое воздушное будущее выглядит не так уж хорошо. Это очень плохо, потому что редкоземельные металлы, содержащиеся в электромобилях, намного грязнее, чем думает большинство людей. Популярный метод их добычи — выкопать большую яму, извлечь весь ценный металл, а затем вылить весь горный шлак обратно в вырытую яму. Если вы не очень заинтересованы в этом, вы можете просто попросить детей в Африке сделать это.
Альтернативы бензину постепенно становятся чище, но прорыва пока нет.
Водород выглядит довольно хорошо, но он все еще очень дорог. Жаль, что сжатый воздух работает не очень хорошо, но я полагаю, нам просто придется подождать.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Автомобили на сжатом воздухе: мифы о технологии сжатого воздуха
Команда разработчиков медиаплатформ
Это элегантная идея — вы едете на мотоцикле на заправочную станцию , подъезжаете к компрессору где другие люди наполняют свои шины и заполняют ваш топливный бак воздухом. Что может быть дешевле и менее вредно для окружающей среды? Вы едете в недорогой, экологически чистый закат на топливном баке, работающем на воздухе. И вот твой счастливый конец, да? Не так быстро.
В течение последнего десятилетия компании постоянно заявляли, что им осталось несколько лет до выпуска на рынок автомобилей с пневматическим двигателем. Во главе группы стояла французская компания Motor Development International (M.D.
I.), которая в 2008 году стала партнером индийского гиганта Tata Motors. Однако ее директор Ги Негр имеет испорченную репутацию, заявляя, что разработал двигатель F1 для гонщик, который никогда не участвовал в гонках.
Недавно дуэт профессоров машиностроения из Индии опубликовал проект, казалось бы, более надежного воздушного двигателя. Эти двое планируют переоборудовать индийские скутеры двигателем с воздушным сжатием диаметром около трех четвертей фута. На схеме двигателя баллон со сжатым воздухом подается в камеры турбины, ось которой смещена от центра корпуса. Лопасти турбины выдвигаются при вращении, позволяя камерам вмещать объем воздуха, когда он расширяется и способствует приводу.
Двигатель может работать на таком давлении, которое необходимо для заполнения шины на заправочной станции (около 60 фунтов на квадратный дюйм). Для сравнения, прототип воздушной машины M.D.I. требует 4350 фунтов на квадратный дюйм в своих резервуарах, что потребует оснащения станций новыми высокотехнологичными воздушными насосами — маловероятный переход в такой развивающейся стране, как Индия.
Бхарат Радж Сингх и Онкар Сингх последние четыре года разрабатывали свой прототип. В поисках вдохновения они выглянули за окна своей лаборатории и обнаружили, что более половины транспортных средств, которые толпятся на бесконечно забитых улицах Индии, являются двухколесными. Сингх говорит, что он стоит у истоков транспортной революции в Индии. «Это сократит от 50 до 60 процентов выбросов CO 2 выпущен из выхлопных труб», — говорит он, если его план по продаже двигателя двухколесным транспортным средствам в развивающихся странах осуществится. Но, конечно, есть проблемы. препятствия . Для начала, хотя двигатель может работать с той же скоростью, что и бензиновый скутер, его двойные баки, приваренные к бокам рамы мотоцикла, обеспечивают пробег около 18 миль, прежде чем им потребуется больше воздуха. : двигатель развивает крутящий момент 7 фунт-фут. «Подумайте обо всех тех фильмах о Микки Маусе, где шина крутит psssh , и Дональда Дака толкают через всю комнату, — говорит Ли Шиппер, научный сотрудник программы глобальных городских исследований Калифорнийского университета в Беркли.
Для сравнения, произведенный в Калифорнии электрический мотоцикл Zero S стоимостью 10 000 долларов развивает крутящий момент 60 фунт-футов и уже поступил в продажу. На самом деле транспортные средства работают на воздухе. Компании, производящие воздушные транспортные средства, обычно не учитывают, что энергия, необходимая для сжатия воздуха в их баках, поступает из электрической сети, говорит Шиппер. силовая установка необходима для работы компрессора, — говорит Шиппер. — Транспортное средство на сжатом воздухе — это электромобиль, использующий сжатый воздух в качестве хранилища».0003
В прошлом году Шиппер выступил соавтором исследования, показывающего неэффективность сжатого воздуха: по объему он содержит только 12 процентов энергии литий-ионных аккумуляторов и 1 процент энергии бензина. Хуже того: как бы экологически чисто это ни звучало, воздушное транспортное средство не так уж и чисто, но выбросы исходят от силовой установки, а не от выхлопных труб.