Główne obszary badań inżynieryjnych obejmują pojazdy elektryczne, pojazdy hybrydowe i pojazdy napędzane wodorem. Paliwo wodorowe i inne powszechnie dostępne technologie pozyskiwania taniej energii są surowo zabronione przez światowe monopole naftowe i przemysłowe. Jednak postępu nie można zatrzymać, dlatego niektóre przedsiębiorstwa i indywidualni entuzjaści nadal tworzą unikalne pojazdy.
Dzisiejszy temat rozmowy dotyczy właśnie pojazdów pneumatycznych. Pneumokar jest niejako kontynuacją tematu wagonu parowego, jednej z wielu gałęzi wykorzystania silników pracujących na zasadzie różnicy ciśnień gazów. Nawiasem mówiąc, silnik parowy został wynaleziony na długo przed pojawieniem się pierwszego silnika parowego przez Jamesa Watta, ponad 2 tysiące lat temu, przez Herona z Aleksandrii. Pomysł Czapli został opracowany i ucieleśniony w małym wózku przez belgijskiego Ferdynanda Werbistę w 1668 roku
Historia powstania samochodu dostarcza nam niewiele informacji o udanych i nieudanych próbach wynalazców wykorzystania prostego i taniego mechanizmu jako silnika. Początkowo próbowano wykorzystać siłę dużej sprężyny i siłę koła zamachowego. Mechanizmy te mocno ugruntowały swoją pozycję w zabawkach dla dzieci. Ale używanie ich jako silnika pełnowymiarowego samochodu wydaje się niepoważne. Mimo to takie próby trwają nadal i wydaje się, że w niedalekiej przyszłości nietypowe auta będą mogły śmiało konkurować z samochodami wyposażonymi w silniki spalinowe. 
Pomimo pozornej bezcelowości tego obszaru prac w zakresie transportu drogowego, samochód pneumatyczny ma wiele zalet. To ekstremalna prostota i niezawodność konstrukcji, jej trwałość i niski koszt. Ten silnik jest cichy i nie zanieczyszcza powietrza. Podobno to wszystko przyciąga licznych zwolenników tego rodzaju transportu.
Pomysł wykorzystania sprężonego powietrza do napędu mechanizmów i pojazdów powstał dawno temu i został opatentowany w Wielkiej Brytanii w 1799 roku. Najwyraźniej powstał z chęci jak największego uproszczenia silnika parowego i uczynienia go niezwykle kompaktowym do użytku w samochodzie. Praktyczne użycie 
Silnik pneumatyczny został wprowadzony w Ameryce w 1875 roku. Zbudowali lokomotywy kopalniane, które jeździły na sprężone powietrze. Pierwszy samochód osobowy z silnikiem powietrznym został po raz pierwszy zademonstrowany w 1932 roku w Los Angeles.
Wraz z pojawieniem się silnika parowego wynalazcy próbowali zainstalować go na „wózkach samojezdnych”, ale nieporęczny i ciężki kocioł parowy okazał się nieodpowiedni do tego typu transportu.
Próbowano zastosować silnik elektryczny i akumulatory do pojazdów samobieżnych i osiągnięto pewien sukces, ale silnik spalinowy nie był wówczas konkurencyjny. W wyniku ostrej rywalizacji między nim a silnikiem parowym zwyciężył silnik spalinowy. 
Mimo wielu niedociągnięć silnik ten nadal dominuje w wielu sferach ludzkiego życia, w tym we wszystkich rodzajach transportu. O wadach silnika spalinowego i konieczności znalezienia dla niego godnego zamiennika coraz częściej dyskutuje się w kręgach naukowych i pisze się w różnych popularnych publikacjach, ale wszelkie próby wprowadzenia nowych technologii do masowej produkcji są blokowane.
Inżynierowie i wynalazcy tworzą najciekawsze i obiecujące silniki, które mogą całkowicie zastąpić silnik spalinowy, ale światowi monopoliści naftowi i przemysłowi wykorzystują swoje dźwignie nacisku, aby zapobiec porzucaniu silnika spalinowego i wykorzystaniu nowej, alternatywnej energii źródła. 
A jednak trwają próby stworzenia samochodu produkcyjnego bez silnika spalinowego lub z jego częściowym, wtórnym wykorzystaniem.
Indyjska firma Tata Motors przygotowuje się do rozpoczęcia masowej produkcji małego samochodu miejskiego Tata AIRPOD, którego silnik napędzany jest sprężonym powietrzem.
Amerykanie przygotowują też sześciomiejscowego CityCAT do masowej produkcji, 
skompresowane powietrze. O długości 4,1m. i szerokości 1,82 m., samochód waży 850 kilogramów. Może osiągnąć prędkość do 56 km/h i pokonać dystans do 60 kilometrów. Liczby są bardzo skromne, ale dość znośne dla miasta, biorąc pod uwagę wiele zalet samochodu i jego bardzo niski koszt.Co to za zalety?
Każdy, kto posiada samochód lub jest związany z transportem drogowym, doskonale zdaje sobie sprawę z tego, jak skomplikowana jest budowa nowoczesnego samochodowego silnika spalinowego. Oprócz tego, że sam silnik jest dość skomplikowany konstrukcyjnie, wymaga systemu dozowania i wtrysku paliwa, układu zapłonowego, rozrusznika, układu chłodzenia, tłumika, mechanizmu sprzęgła, skrzyni biegów i złożonej skrzyni biegów.
Wszystko to sprawia, że silnik jest drogi, zawodny, krótkotrwały i niepraktyczny. Nie mówię nawet o tym, że spaliny zatruwają powietrze i środowisko. 
Silnik pneumatyczny jest dokładnym przeciwieństwem silnika spalinowego. Jest niezwykle prosty, kompaktowy, cichy, niezawodny i trwały. W razie potrzeby można go nawet umieścić w kołach samochodu. Istotną wadą tego silnika, która nie pozwala na swobodne użytkowanie go w pojazdach, jest ograniczony przebieg z jednego tankowania.
Aby zwiększyć zasięg pojazdu pneumatycznego, konieczne jest zwiększenie objętości butli pneumatycznych i zwiększenie ciśnienia powietrza w butlach. Oba mają ścisłe ograniczenia pod względem wymiarów, wagi i wytrzymałości butli. Może kiedyś te problemy zostaną rozwiązane, ale na razie używane są tak zwane hybrydowe systemy napędowe.
W szczególności do samochodu pneumatycznego proponuje się zastosowanie silnika spalinowego małej mocy, który stale pompuje powietrze do cylindrów roboczych. Silnik pracuje stale, pompując powietrze do cylindrów i wyłącza się dopiero wtedy, gdy ciśnienie w cylindrach osiągnie wartość maksymalną. Takie rozwiązanie może znacznie zmniejszyć zużycie benzyny, emisję tlenku węgla oraz zwiększyć zasięg auta pneumatycznego. 
Taki schemat hybrydowy jest wszechstronny i jest z powodzeniem stosowany m.in. w pojazdach elektrycznych. Jedyna różnica polega na tym, że zamiast butli ze sprężonym powietrzem zastosowano akumulator elektryczny, a zamiast silnika pneumatycznego silnik elektryczny. Silnik spalinowy małej mocy obraca generator elektryczny, który ładuje akumulatory, które z kolei zasilają silniki elektryczne.
Istotą każdego schematu hybrydowego jest uzupełnienie zużytej energii za pomocą silnika spalinowego. Pozwala to na użycie mniejszej mocy silnika. Pracuje w najbardziej opłacalnym trybie i zużywa mniej paliwa, co oznacza, że emituje mniej toksycznych substancji. Samochód powietrzny lub elektryczny ma możliwość zwiększenia przebiegu, ponieważ zużyta energia jest częściowo uzupełniana bezpośrednio podczas jazdy. 
Podczas częstych postojów na światłach, podczas wybiegu i zjazdów ze wzniesienia silnik trakcyjny nie zużywa energii, a cylindry lub akumulatory są czysto ładowane. Podczas długich postojów lepiej uzupełniać zapasy energii ze standardowej stacji paliw.
Wyobraź sobie, że przyjechałeś do pracy, samochód jest zaparkowany, a silnik nadal pracuje, uzupełniając zapasy energii w cylindrach. Czy to nie neguje wszystkich zalet samochodu hybrydowego? Czy nie okaże się, że oszczędności w benzynie nie będą tak duże, jak byśmy chcieli?
W czasach mojej odległej młodości myślałem też o silniku pneumatycznym do samochodu domowej roboty. Jedynie kierunek moich poszukiwań miał charakter chemiczny. Chciałem znaleźć substancję, która wejdzie w gwałtowną reakcję z wodą lub inną substancją, wydzielając gazy. Wtedy nie mogłem znaleźć nic odpowiedniego i pomysł został porzucony na zawsze.
Ale pojawił się inny pomysł - dlaczego nie zastosować próżni zamiast wysokiego ciśnienia powietrza? Jeśli butla ze sprężonym powietrzem ulegnie uszkodzeniu lub ciśnienie powietrza przekroczy dopuszczalną wartość, to jest to obarczone jego natychmiastowym zniszczeniem, jak eksplozja. Nie zagraża to cylindrowi próżniowemu, można go po prostu spłaszczyć pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.
Aby uzyskać wysokie ciśnienie w cylindrze, około 300 barów, potrzebny jest specjalny kompresor. Aby uzyskać próżnię w cylindrze, wystarczy wpuścić do środka porcję zwykłej pary wodnej. Schłodzona para zamieni się w wodę, zmniejszając objętość 1600 razy i ... cel zostaje osiągnięty, uzyskuje się częściową próżnię. Dlaczego częściowe? Ponieważ nie każdy cylinder może wytrzymać głęboką próżnię. 
Wtedy wszystko jest proste. Aby samochód jechał jak najdalej na jednym cylindrze, konieczne jest dostarczanie do silnika pneumatycznego nie powietrza, ale pary. Po zakończeniu pracy para przechodzi przez układ chłodzenia, gdzie schładza się i zamienia w wodę, wchodzi do cylindra próżniowego. Oznacza to, że jeśli para przepłynie przez silnik, powiedzmy 1600 cm3, to do cylindra dostanie się tylko 1 cm3 wody. Dzięki temu do cylindra podciśnieniowego dostaje się tylko niewielka ilość wody, a czas jego działania wielokrotnie się wydłuża.
Wróćmy jednak do naszych pojazdów pneumatycznych. Indyjska firma Tata Motors zamierza masowo produkować kompaktowy samochód miejski napędzany sprężonym powietrzem. Firma twierdzi, że ich samochód powietrzny jest w stanie rozpędzić się do 70 km/h i pokonywać do 200 kilometrów na jednym tankowaniu.
Z kolei Amerykanie przygotowują również sześciomiejscowy pneumatyczny samochód CityCAT do produkcji seryjnej. Deklarowane parametry oznaczają, że auto będzie mogło rozpędzić się do 80 km/h, a zasięg wyniesie 130 km. Planowane jest również seryjne wprowadzenie kolejnego pneumatycznego samochodu amerykańskiej firmy MDI, małego trzymiejscowego MiniCAT.
Wiele firm interesuje się samochodami pneumatycznymi. Australia, Francja, Meksyk i wiele innych krajów jest również gotowych do rozpoczęcia produkcji tego niezwykłego, ale obiecującego środka transportu. Silnik spalinowy nadal będzie musiał opuścić arenę i ustąpić miejsca innemu silnikowi, prostszemu i bardziej niezawodnemu. Trudno powiedzieć, kiedy to nastąpi, ale na pewno się stanie. Postęp nie może stać w miejscu.
Te samochody nie mają zbiorników paliwa, baterii ani paneli słonecznych. Te samochody nie potrzebują wodoru, oleju napędowego ani benzyny. Niezawodność? Tak, nie ma prawie nic do złamania. Ale kto dziś wierzy w idealne rozwiązanie?
Pierwszy w Australii pojazd na sprężone powietrze, który wszedł do użytku komercyjnego, objął niedawno służbę w Melbourne.
Urządzenie zostało zbudowane przez inżyniera Angelo Di Pietro (Angelo Di Pietro) z australijskiej firmy Engineair.
Głównym problemem, nad którym zastanawiał się wynalazca, było zmniejszenie masy silnika przy zachowaniu dużej mocy i pełnego wykorzystania energii sprężonego powietrza.
Nie ma tu cylindrów ani tłoków, nie ma też trójkątnego wirnika, takiego jak silnik Wankla czy wirnika turbiny z łopatkami.
Zamiast tego w obudowie silnika obraca się pierścień. Od wewnątrz spoczywa na dwóch rolkach osadzonych mimośrodowo na wale.
Przekrój silnika australijskiego włoskiego Di Pietro (zdjęcie z gizmo.com.au).
6 oddzielnych zmiennych objętości w tej maszynie ekspansyjnej odcina ruchome półkoliste płatki zainstalowane w nacięciach korpusu.
Istnieje również system rozprowadzania powietrza do komór. To prawie wszystko.
Nawiasem mówiąc, silnik Di Pietro natychmiast wytwarza maksymalny moment obrotowy - nawet w stanie postoju i rozkręca się do całkiem przyzwoitych obrotów, więc nie potrzebuje specjalnej skrzyni biegów ze zmiennym przełożeniem.
Możesz więc zorganizować przejazd samochodem osobowym według systemu Di Pietro. Dwa obrotowe silniki pneumatyczne, po jednym na koło. I bez transmisji (ilustracja z gizmo.com.au).
Otóż prostota konstrukcji, niewielkie rozmiary i niewielka waga to kolejny plus za cały pomysł.
Jaki jest wynik końcowy? Oto na przykład pneumokar firmy Engineair, który testowany jest w magazynie jednego ze sklepów spożywczych w australijskiej stolicy.
Nośność tego wózka to 500 kilogramów. Objętość butli powietrznych wynosi 105 litrów. Przebieg na jednej stacji benzynowej to 16 kilometrów. W takim przypadku tankowanie trwa kilka minut. Podczas gdy ładowanie podobnego pojazdu elektrycznego z sieci zajęłoby wiele godzin.
Dziwne połączenie między tłokiem a wałem korbowym we francuskim silniku powietrznym pozwala na zatrzymanie się tłoka w martwym punkcie przy jednoczesnym zachowaniu równomiernych obrotów wałka wyjściowego silnika (ilustracja ze strony mdi.lu).
Logiczne jest wyobrażenie sobie, jak podobną instalację o większej mocy można zamontować na małym samochodzie osobowym przeznaczonym do poruszania się głównie po mieście.
W tym miejscu należy wspomnieć o istotnej przewadze pojazdów pneumatycznych nad pojazdami elektrycznymi, które również mają szansę być obiecującym środkiem transportu w mieście dbającym o czyste powietrze.
Baterie, nawet proste ołowiowo-kwasowe, są droższe od butli i zanieczyszczają środowisko po zakończeniu ich eksploatacji. Akumulatory są ciężkie, podobnie jak silniki elektryczne. Co zwiększa zużycie energii przez maszynę.
To prawda, że gdy powietrze jest sprężone w sprężarkach stacji „napełniania pneumatycznego”, nagrzewa się, a ciepło to bezużytecznie ogrzewa atmosferę. Jest to minus pod względem całkowitych kosztów i zużycia energii (to samo paliwo kopalne) do tankowania takich samochodów.
Mimo to w wielu sytuacjach (dla ośrodków metropolitalnych) lepiej się z tym pogodzić i otrzymać w zamian samochód o zerowej emisji w rozsądnej cenie.
Pneumatyczne taksówki CityCAT i MiniCAT firmy Motor Development International (zdjęcie z mdi.lu).
Dlatego Di Pietro ma powody, by sądzić, że to on będzie w stanie wystrzelić pojazdy powietrzne na „dużą orbitę”.
Przypominamy, że pomysł wykorzystania sprężonego powietrza jako nośnika energii w pojeździe jest bardzo stary.
Jeden z tych patentów został wydany w Wielkiej Brytanii w 1799 roku. I, jak donosi AV Moravsky w swojej książce „Historia samochodu”, pod koniec XIX wieku, wraz z tworzeniem niezawodnych butli zaprojektowanych do pracy pod wysokim ciśnieniem, takie maszyny stały się dość rozpowszechnione w Europie i Stanach Zjednoczonych - jako intra -zakładowy transport technologiczny a nawet jako ciężarówki miejskie.
Jednak zużycie energii sprężonego powietrza, nawet przy ciśnieniu doprowadzonym do 300 atmosfer, było niskie. Benzyna wyglądała na bardziej opłacalną i mało kto myślał wtedy o zanieczyszczeniu powietrza.
Nowe pokolenie wynalazców zajęło ponad sto lat, aby przywrócić samochody powietrzne na drogi.
W tej nowej fali „powietrza” australijski inżynier nie był pierwszy. Powiedzmy, że rozmawialiśmy już o Francuzie Guy Negre.
Jego firma - Motor Development International, zajmująca się rozwojem i promocją oryginalnego silnika pneumatycznego Negre i opartych na nim samochodów - wciąż jest pełna jasnych nadziei, ale o produkcji seryjnej nic nie słychać, chociaż powstało wiele prototypów.
Zauważamy, że konstrukcja jego silnika (a w rzeczywistości jest to silnik tłokowy), stale się zmienia. W szczególności należy zwrócić uwagę na ciekawy mechanizm komunikacji między tłokiem a wałem korbowym, który pozwala na chwilowe zatrzymanie się tłoka w martwym punkcie, a następnie załamanie się wraz z przyspieszeniem - przy równomiernym obrocie wału wyjściowego.
Jednostka napędowa maszyn CAT (ilustracja ze strony mdi.lu).
To „zawahanie się” jest potrzebne, aby mieć czas na dostarczenie większej ilości powietrza do cylindra, a następnie w pełni wykorzystać jego rozprężenie.
Nawiasem mówiąc, inny rozsądny pomysł zaproponowali Francuzi.
Auta Negre mogą tankować nie tylko bezpośrednio z kompresorowni, ale także z outletu – jak auta elektryczne.
W takim przypadku generator zainstalowany na silniku powietrznym zamienia się w silnik elektryczny, a sam silnik powietrzny zamienia się w sprężarkę.
Pierwszy na świecie samochód produkcyjny z silnikiem na sprężone powietrze został wyprodukowany przez indyjską firmę Tata, znaną na całym świecie z produkcji tanich pojazdów dla biednych ludzi.
Samochód Tata OneCAT waży 350 kg i może przejechać 130 km na jednym doprowadzeniu sprężonego powietrza o ciśnieniu 300 atmosfer, przyspieszając do 100 kilometrów na godzinę. Ale takie wskaźniki są możliwe tylko przy maksymalnie napełnionych zbiornikach. Im niższa gęstość powietrza w nich, tym niższy staje się wskaźnik maksymalnej prędkości.
4 butle wykonane z włókna węglowego z powłoką kevlarową, każda o długości 2 i średnicy ćwierć metra, umieszczone pod dnem, mieszczą 400 litrów sprężonego powietrza pod ciśnieniem 300 barów.
W środku wszystko jest bardzo proste:
Jest to jednak zrozumiałe, ponieważ samochód jest ustawiony głównie do użytku w taksówkach. Swoją drogą pomysł nie jest nieciekawy - w przeciwieństwie do pojazdów elektrycznych z problematycznymi akumulatorami nadających się do recyklingu i niską wydajnością cyklu ładowania-rozładowania (od 50% do 70% w zależności od poziomu prądów ładowania i rozładowania), sprężanie powietrza, przechowywanie w cylinder i późniejsze użycie są dość ekonomiczne i przyjazne dla środowiska.
Napełnienie samochodu Tata OneCAT powietrzem na stacji sprężarek zajmuje od trzech do czterech minut. „Pompowanie” za pomocą minikompresora wbudowanego w maszynę, pracującego z gniazdka, trwa od trzech do czterech godzin. „Paliwo lotnicze” jest stosunkowo tanie: po przeliczeniu na ekwiwalent benzyny okazuje się, że samochód zużywa około litra na 100 kilometrów.
W samochodzie powietrznym zwykle nie ma żadnej przekładni – w końcu silnik pneumatyczny natychmiast dostarcza maksymalny moment obrotowy – nawet podczas postoju. Silnik pneumatyczny również praktycznie nie wymaga konserwacji, standardowy przebieg między dwoma przeglądami technicznymi to nie mniej niż 100 tysięcy kilometrów. I praktycznie nie potrzebuje oleju - litr „smaru” wystarcza do silnika na 50 tysięcy kilometrów (w przypadku normalnego samochodu potrzeba około 30 litrów oleju).
Sekret nowego samochodu tkwi w tym, że jego czterocylindrowy silnik o pojemności 700 cm3 waży zaledwie 35 kilogramów i działa na zasadzie mieszania sprężonego powietrza z powietrzem atmosferycznym z zewnątrz. Ta jednostka napędowa przypomina konwencjonalny silnik spalinowy, ale jej cylindry mają różne średnice - dwa małe napędzające i dwa duże robotnice. Gdy silnik pracuje, powietrze z zewnątrz jest zasysane do małych cylindrów, tam sprężane przez tłoki i podgrzewane. Następnie jest wpychany do dwóch pracujących cylindrów i tam mieszany z zimnym sprężonym powietrzem pochodzącym ze zbiornika. W rezultacie mieszanina powietrza rozszerza się i napędza pracujące tłoki oraz napędzają one wał korbowy silnika.
Ponieważ w silniku nie zachodzi spalanie, tylko czyste powietrze wylotowe będzie jego „spalinami”.
Konstruktorzy silników lotniczych w MDI obliczyli całkowitą sprawność energetyczną w łańcuchu rafineria-samochód dla trzech trybów jazdy - benzyna, elektryczność i powietrze. Okazało się, że sprawność napędu pneumatycznego wynosi 20 procent, czyli ponad dwukrotnie więcej niż w przypadku standardowego silnika benzynowego i półtora raza sprawność napędu elektrycznego. Ponadto sprężone powietrze można bezpośrednio magazynować do wykorzystania w przyszłości przy użyciu niestabilnych odnawialnych źródeł energii, takich jak turbiny wiatrowe – wtedy sprawność jest jeszcze wyższa.
Gdy temperatura spadnie do -20C, zapas energii napędu pneumatycznego zmniejszy się o 10% bez innych szkodliwych skutków dla jego pracy, natomiast zapas energii akumulatorów elektrycznych zmniejszy się około 2 razy.
Swoją drogą, powietrze wydmuchiwane w silniku pneumatycznym ma niską temperaturę i może służyć do chłodzenia wnętrza samochodu w gorących porach roku, czyli klimatyzator dostajesz praktycznie za darmo, bez zbędnego zużycia energii. Ale, niestety, grzejnik będzie musiał stać się autonomiczny. Ale jest to znacznie lepsze niż samochód elektryczny - który musi zużywać energię zarówno na ogrzewanie, jak i chłodzenie.
Nawiasem mówiąc, butle z włókna szklanego-węglowego są całkiem bezpieczne - w przypadku uszkodzenia nie wybuchają, pojawiają się w nich jedynie pęknięcia, przez które ucieka powietrze.
Czasami trzeba mieć pod ręką silnik o małej mocy, który zamienia energię spalania paliwa na energię mechaniczną. Słusznie, takie silniki mają bardzo trudny montaż, a jeśli kupisz gotowy, to musisz pożegnać się z porządną sumą z portfela. Dzisiaj szczegółowo rozważymy projekt i samodzielny montaż jednego z tych silników. Ale nasz silnik będzie działał trochę inaczej, na sprężonym powietrzu. Jego obszar zastosowania jest bardzo duży (modele statków, samochodów, jeśli dodamy prądnicę można zmontować małą elektrownię itp.).Rozważmy każdą część takiego silnika lotniczego osobno. Silnik ten może dawać od 500 do 1000 obr/min, a dzięki zastosowaniu koła zamachowego ma przyzwoitą moc. Dostarczenie sprężonego powietrza w rezonatorze wystarcza na 20 minut ciągłej pracy silnika, ale istnieje możliwość wydłużenia czasu pracy, jeśli jako zbiornik stosuje się koło samochodowe. Ten silnik może być również eksploatowany z parą. Zasada działania jest następująca – cylinder z przylutowanym z jednej strony pryzmatem ma w górnej części otwór, który przechodzi i kołysze się przez pryzmat wraz z osadzoną w nim osią w łożysku zębatki.
Po prawej i lewej stronie łożyska wykonane są dwa otwory, jeden dla wlotu powietrza ze zbiornika do cylindra, drugi dla wylotu powietrza wywiewanego. Pierwsza pozycja pracy silnika wskazuje moment wlotu powietrza (otwór w cylindrze pokrywa się z prawym otworem w rozpórce). Powietrze ze zbiornika, po przedostaniu się do wnęki cylindra, naciska na tłok i popycha go w dół. Ruch tłoka przez korbowód jest przenoszony na koło zamachowe, które obracając się, wyciąga cylinder z skrajnie prawego położenia i nadal się obraca. Cylinder przyjmuje pozycję pionową i w tym momencie wlot powietrza zatrzymuje się, ponieważ otwory cylindra i stojaka nie pasują do siebie.
Ze względu na bezwładność koła zamachowego ruch jest kontynuowany, a cylinder jest już przesunięty do skrajnej lewej pozycji. Otwór cylindra jest wyrównany z lewym otworem w stelażu i przez ten otwór wypychane jest powietrze wylotowe. A cykl powtarza się w kółko.
Części do silników pneumatycznych
CYLINDER - wykonany z rury mosiężnej, miedzianej lub stalowej o średnicy 10 - 12 mm. Jako cylinder można użyć mosiężnej łuski do karabinu odpowiedniego kalibru. Rurka powinna mieć gładkie ścianki wewnętrzne. Pryzmat wycięty z kawałka żelaza należy przylutować do cylindra, w którym śruba z nakrętką (oś obrotu) jest mocno osadzona, nad śrubą, w odległości 10 mm od jej osi, otwór o średnicy 2 mm wierci się przez pryzmat do cylindra dla wlotu i wylotu powietrza.
ŁĄCZNIK - wycięty z płyty mosiężnej o grubości 2 mm. jeden koniec korbowodu jest przedłużeniem, w którym wywiercony jest otwór o średnicy 3 mm pod czop korby. Drugi koniec korbowodu jest przeznaczony do wlutowania w tłok. Długość korbowodu wynosi 30 mm.
TŁOK - odlewany z ołowiu bezpośrednio w cylindrze. Aby to zrobić, suchy piasek rzeczny wlewa się do puszki. Następnie rurkę przygotowaną na cylinder wkładamy do piasku, pozostawiając na zewnątrz występ 12 mm. Aby zniszczyć wilgoć, słoik z piaskiem i cylinder należy rozgrzać w piekarniku lub na kuchence gazowej. Teraz musisz wtopić przewód w cylinder i natychmiast zanurzyć tam korbowód. Korbowód musi być zainstalowany dokładnie pośrodku tłoka. Po ostygnięciu odlewu cylinder jest wyjmowany z puszki z piaskiem i wypychany z niego gotowy tłok. Wszystkie nieprawidłowości wygładzamy małym pilnikiem.
KONSTRUKCJE SILNIKA - należy wykonać zgodnie z wymiarami przedstawionymi na zdjęciu. Wykonany jest z 3 mm żelaza lub mosiądzu. Wysokość odpływu głównego wynosi 100 mm. W górnej części kolumny głównej wzdłuż środkowej linii osi wywiercony jest otwór o średnicy 3 mm, który służy jako łożysko osi obrotu cylindra. Dwa górne otwory o średnicy 2 mm są wywiercone wzdłuż okręgu o promieniu 10 mm, narysowanego od środka łożyska osi obrotu. Otwory te znajdują się po obu stronach linii środkowej szafy, w odległości 5 mm od niej. Przez jeden z tych otworów powietrze dostaje się do cylindra, przez drugi jest wypychane z cylindra. Cała konstrukcja silnika pneumatycznego osadzona jest na głównej rozpórce, która wykonana jest z drewna o grubości około 5 cm.
MAXOVIK - można odebrać gotowy lub odlany z ołowiu (samochody z silnikiem bezwładnościowym były wcześniej produkowane, tam jest koło zamachowe, którego potrzebujemy). Jeśli jednak zdecydujesz się na odlanie go z ołowiu, nie zapomnij zainstalować wałka (oś) o średnicy 5 mm na środku formy. Wymiary pokrętła są również pokazane na rysunku. Na jednym końcu wału znajduje się gwint do mocowania korby.
KRIVOSHIP - wycinamy z żelaza lub mosiądzu o grubości 3 mm zgodnie z rysunkiem. Trzpień korby może być wykonany z drutu stalowego o średnicy 3 mm i jest wlutowany w otwór korby.
POKRYWA CYLINDRA - produkujemy również z mosiądzu 2 mm i po odlaniu tłoka lutujemy do górnej części cylindra. Po złożeniu wszystkich części silnika montujemy go. W przypadku lutowania mosiądzu i stali do mocnego lutowania należy stosować mocną radziecką lutownicę i kwas solny. Zbiornik w moim projekcie jest nakładany z farby, gumowych rurek. Mój silnik jest trochę inaczej zmontowany, zmieniłem wymiary, ale zasada działania jest taka sama. Silnik pracował dla mnie godzinami, podłączono do niego domowy alternator. Taki silnik może szczególnie zainteresować modelarzy. Korzystaj z silnika w dowolnym miejscu i to wszystko na dziś. Powodzenia w montażu - AKA
Omów artykuł SILNIK POWIETRZNY
Kilka lat temu świat obiegła wiadomość, że indyjska firma Tata zamierza wprowadzić do serii pojazd na sprężone powietrze. Plany pozostały w planach, ale samochody pneumatyczne wyraźnie stały się trendem: co roku pojawia się kilka całkiem opłacalnych projektów, a Peugeot planował umieścić na przenośniku powietrzną hybrydę w 2016 roku. Dlaczego pneumokary nagle stały się modne?
Wszystko, co nowe, jest dobrze zapomniane. Tak więc samochody elektryczne pod koniec XIX wieku były bardziej popularne niż ich odpowiedniki benzynowe, potem przetrwały stulecie zapomnienia, a potem znów „podniosły się z popiołów”. To samo dotyczy sprzętu pneumatycznego. W 1879 roku francuski pionier lotnictwa Victor Taten zaprojektował A? samolot, który miał zostać uniesiony w powietrze dzięki silnikowi na sprężone powietrze. Model tego samolotu z powodzeniem latał, chociaż samolot nie został zbudowany w pełnym rozmiarze.
Przodkiem silników lotniczych w transporcie lądowym był inny Francuz, Louis Mekarski, który opracował podobną jednostkę napędową dla tramwajów paryskich i Nantes. W Nantes samochody były testowane pod koniec lat 70. XIX wieku, a do 1900 roku Mekarski posiadał flotę 96 tramwajów, co dowodziło skuteczności systemu. Następnie pneumatyczna „flota” została zastąpiona elektryczną, ale dokonano startu. Później lokomotywy pneumatyczne znalazły się w wąskiej sferze powszechnego zastosowania – górnictwie. W tym samym czasie rozpoczęły się próby umieszczenia silnika powietrznego w samochodzie. Ale do początku XXI wieku próby te pozostawały odosobnione i niewarte uwagi.
Korzyści lotnicze
Silnik powietrzny (lub, jak mówią, cylinder pneumatyczny) zamienia energię rozprężającego się powietrza w pracę mechaniczną. W zasadzie jest podobny do hydraulicznego. „Sercem” silnika pneumatycznego jest tłok, do którego przymocowany jest pręt; wokół łodygi nawinięta jest sprężyna. Powietrze wchodzące do komory pokonuje opór sprężyny wraz ze wzrostem ciśnienia i porusza tłokiem. W fazie zwalniania, gdy ciśnienie powietrza spada, sprężyna przywraca tłok do pierwotnej pozycji - i cykl się powtarza. Cylinder pneumatyczny można z powodzeniem nazwać „silnikiem spalinowym”.
Bardziej powszechny schemat membrany, w którym rolę cylindra odgrywa elastyczna membrana, do której w ten sam sposób przymocowany jest pręt ze sprężyną. Jego zaletą jest to, że nie jest potrzebna tak wysoka dokładność spasowania elementów ruchomych, nie są wymagane smary, a komora robocza zwiększa się szczelność. Istnieją również obrotowe (łopatkowe) silniki pneumatyczne - analogi silnika spalinowego Wankla.
Głównymi zaletami silnika pneumatycznego są jego przyjazność dla środowiska i niski koszt „paliwa”. W rzeczywistości, ze względu na bezodpadowość lokomotyw pneumatycznych, stały się one powszechne w branży górniczej - przy użyciu silnika spalinowego w zamkniętej przestrzeni powietrze szybko ulega zanieczyszczeniu, gwałtownie pogarszając warunki pracy. Spaliny silnika pneumatycznego to zwykłe powietrze.
Jedną z wad cylindra pneumatycznego jest stosunkowo niska gęstość energii, czyli ilość energii wytworzonej na jednostkę objętości płynu roboczego. Dla porównania: powietrze (pod ciśnieniem 30 MPa) ma gęstość energii około 50 kWh na litr, a zwykła benzyna - 9411 kWh na litr! Oznacza to, że benzyna jako paliwo jest prawie 200 razy wydajniejsza. Nawet biorąc pod uwagę niezbyt wysoką sprawność silnika benzynowego, w końcu „wydaje” około 1600 kWh na litr, czyli znacznie więcej niż wskaźniki cylindra pneumatycznego. Ogranicza to wszystkie wskaźniki wydajności silników pneumatycznych i poruszanych przez nie maszyn (zasięg, prędkość, moc itp.). Dodatkowo silnik pneumatyczny ma stosunkowo niską sprawność – około 5-7% (w porównaniu do 18-20% dla silnika spalinowego).
Pneumatyka XXI wieku
Nagłe problemy środowiskowe XXI wieku zmusiły inżynierów do powrotu do dawno zapomnianego pomysłu wykorzystania cylindra pneumatycznego jako silnika pojazdu drogowego. W rzeczywistości samochód pneumatyczny jest bardziej przyjazny dla środowiska nawet niż samochód elektryczny, którego elementy konstrukcyjne zawierają substancje szkodliwe dla środowiska. W cylindrze pneumatycznym jest powietrze i tylko powietrze.
Dlatego głównym wyzwaniem inżynieryjnym było doprowadzenie pneumokaru do formy, w której mógłby konkurować z pojazdami elektrycznymi pod względem osiągów i kosztów. W tym biznesie jest wiele pułapek. Na przykład problem odwodnienia powietrza. Jeśli w sprężonym powietrzu jest przynajmniej kropla cieczy, to z powodu silnego chłodzenia, gdy płyn roboczy rozszerza się, zamienia się w lód, a silnik po prostu zgaśnie (lub nawet będzie wymagał naprawy). Zwykłe letnie powietrze zawiera ok. 10 g płynu na 1 m 3 , a przy napełnianiu jednego cylindra należy wydać dodatkową energię (ok. 0,6 kWh) na odwodnienie - a ta energia jest niezastąpiona. Czynnik ten neguje możliwość wysokiej jakości tankowania w domu - sprzętu do odwadniania nie można instalować i obsługiwać w domu. A to tylko jeden z problemów.
Niemniej jednak temat auta pneumatycznego okazał się zbyt atrakcyjny, by o nim zapomnieć.
Bezpośrednio w serialu?
Jednym z rozwiązań minimalizujących wady silnika pneumatycznego jest zmniejszenie masy pojazdu. Rzeczywiście, miejski minisamochód nie potrzebuje dużego zasięgu i prędkości, ale wydajność środowiskowa w metropolii odgrywa znaczącą rolę. Na to właśnie liczą inżynierowie francusko-włoskiej firmy Motor Development International, którzy podczas Salonu Samochodowego w Genewie w 2009 roku zaprezentowali światu pneumatyczny wózek inwalidzki MDI AIRpod oraz jego poważniejszą wersję MDI OneFlowAir. MDI zaczęło „walczyć” o pneumocar w 2003 roku, pokazując koncepcję Eolo Car, ale dopiero dziesięć lat później, po wypełnieniu wielu wybojów, Francuzi doszli do akceptowalnego rozwiązania dla przenośnika.
MDI AIRpod to skrzyżowanie samochodu i motocykla, bezpośredni odpowiednik zmotoryzowanego wózka inwalidzkiego, jak często nazywano go w ZSRR. Dzięki 5,45-konnemu silnikowi powietrznemu trzykołowy subkompakt ważący zaledwie 220 kg może rozpędzić się do 75 km/h, a jego zasięg to 100 km w podstawowej wersji lub 250 km w poważniejszej konfiguracji. Co ciekawe, AIRpod w ogóle nie posiada kierownicy – autem steruje się za pomocą joysticka. Teoretycznie może poruszać się zarówno po drogach publicznych, jak i ścieżkach rowerowych.
AIRpod ma wszelkie szanse na masową produkcję, ponieważ w miastach o rozwiniętej strukturze rowerowej, na przykład w Amsterdamie, takie samochody mogą być poszukiwane. Jedno zatankowanie powietrza na specjalnie wyposażonej stacji zajmuje około półtorej minuty, a koszt przejazdu w efekcie to około 0,5 na 100 km - po prostu nigdzie nie ma taniej. Mimo to zapowiadany okres produkcji seryjnej (wiosna 2014) już minął i nadal jest. Być może MDI AIRpod pojawi się na ulicach europejskich miast w 2015 roku.
Drugim konceptem przedprodukcyjnym jest słynny projekt indyjskiego giganta Tata – samochód MiniCAT. Projekt został uruchomiony jednocześnie z AIRpodem, ale w przeciwieństwie do Europejczyków, Indianie umieścili w programie normalny, pełnoprawny mikrosamochód z czterema kołami, bagażnikiem i tradycyjnym układem (w AIRpod, zwróć uwagę, że pasażerowie i kierowca siedzą z plecami do siebie). Tata waży nieco więcej, 350 kg, maksymalna prędkość to 100 km/h, zasięg to 120 km, czyli MiniCAT jako całość wygląda jak samochód, a nie zabawka. Co ciekawe, Tata nie zawracał sobie głowy opracowaniem silnika powietrznego od zera, ale za 28 milionów dolarów nabył prawa do korzystania z opracowań MDI (co pozwoliło temu ostatniemu utrzymać się na powierzchni) i ulepszył silnik do napędzania większego pojazdu. Jedną z cech tej technologii jest wykorzystanie ciepła uwalnianego podczas chłodzenia rozprężającego się powietrza do ogrzania powietrza podczas napełniania butli.
Tata pierwotnie planował umieścić MiniCAT na linii montażowej w połowie 2012 roku i produkować około 6000 sztuk rocznie. Ale docieranie trwa, a seryjna produkcja została odłożona na lepsze czasy. W trakcie prac nad konceptem udało się zmienić nazwę (wcześniej nosiła nazwę OneCAT) oraz wygląd, dzięki czemu nikt nie wie, która wersja trafi do sprzedaży. Wydaje się, że nawet przedstawiciele Tata.
Na dwóch kołach
Im lżejszy pojazd na sprężone powietrze, tym bardziej wydajny pod względem eksploatacyjnym i ekonomicznym. Logiczny wniosek z tego stwierdzenia jest taki, dlaczego nie zrobić skutera lub motocykla?
Wziął w nim udział Australijczyk Dean Benstead, który w 2011 roku pokazał światu motocykl crossowy O 2 Pursuit z jednostką napędową opracowaną przez Engineair. Ten ostatni specjalizuje się we wspomnianych już rotacyjnych silnikach powietrznych opracowanych przez Angelo di Pietro. W rzeczywistości jest to klasyczny układ Wankeli bez spalania – wirnik wprawiany jest w ruch poprzez dostarczanie powietrza do komór. Benstede przeszedł od odwrotu do rozwoju. Najpierw zamówił silnik Engineair, a następnie zbudował wokół niego motocykl, używając ramy i części z produkcji Yamaha WR250R. Samochód okazał się zaskakująco energooszczędny: pokonuje 100 km na jednej stacji benzynowej i teoretycznie rozwija maksymalną prędkość 140 km/h. Nawiasem mówiąc, liczby te przewyższają wiele motocykli elektrycznych. Benstede sprytnie bawił się kształtem balonu, wpasowując go w ramę - to zaoszczędziło miejsce; silnik jest dwa razy bardziej kompaktowy niż jego benzynowy odpowiednik, a wolna przestrzeń pozwala na zamontowanie drugiego cylindra, podwajając przebieg motocykla.
Niestety O 2 Pursuit pozostał tylko jednorazową zabawką, mimo że był nominowany do prestiżowej nagrody James Dyson Invention Award. Dwa lata później pomysł Benstede podchwycił inny Australijczyk, Darby Bicheno, który zaproponował stworzenie według podobnego schematu nie motocykla, ale czysto miejskiego pojazdu, skutera. Jego EcoMoto 2013 ma być wykonany z metalu i bambusa (bez plastiku), ale nie wyszedł poza rendery i plany.
Oprócz Benstede i Bicheno podobny samochód zbudował w 2010 roku Evin Yi Yan (jego projekt nosił nazwę Green Speed Air Motorcycle). Nawiasem mówiąc, wszyscy trzej projektanci byli studentami Królewskiego Instytutu Technologicznego w Melbourne i dlatego ich projekty są podobne, wykorzystują ten sam silnik i… nie mają szans na serię, pozostałe prace badawcze.
Korporacje na starcie
Powyższe potwierdza, że dla samolotów lotniczych jest przyszłość, ale najprawdopodobniej nie w „czystej formie”. Mimo to mają swoje ograniczenia. Ten sam MDI AIRpod nie przeszedł absolutnie wszystkich testów zderzeniowych, ponieważ jego ultralekka konstrukcja nie pozwalała na odpowiednią ochronę kierowcy i pasażerów.
Ale całkiem możliwe jest wykorzystanie technologii pneumatycznych jako dodatkowego źródła energii w samochodzie hybrydowym. W związku z tym Peugeot ogłosił, że od 2016 roku niektóre crossovery Peugeot 2008 będą produkowane w wersji hybrydowej, z których jedną będzie instalacja Hybrid Air. System ten został opracowany we współpracy z firmą Bosch; jego istotą jest to, że energia silnika spalinowego nie będzie magazynowana w postaci energii elektrycznej (jak w konwencjonalnych hybrydach), ale w cylindrach ze sprężonym powietrzem. Plany jednak pozostały planami: w tej chwili instalacja nie jest instalowana w samochodach produkcyjnych.
Peugeot 2008 Hybrid Air będzie mógł się poruszać, wykorzystując energię silnika spalinowego, jednostki napędowej powietrza lub kombinacji obu. System sam rozpozna, które źródło jest bardziej wydajne w danej sytuacji. Zwłaszcza w cyklu miejskim energia sprężonego powietrza będzie wykorzystywana przez 80% czasu - napędza ona pompę hydrauliczną, która obraca wałem przy wyłączonym silniku spalinowym. Całkowita oszczędność paliwa w tym schemacie wyniesie do 35%. Podczas pracy w czystym powietrzu maksymalna prędkość pojazdu jest ograniczona do 70 km/h.
Koncepcja Peugeota wygląda jak najbardziej realna. Biorąc pod uwagę korzyści dla środowiska, takie hybrydy mogą zastąpić elektryczne w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat. A świat stanie się trochę czystszy. Albo nie.