Planuri de motor cu aer comprimat. Motor cu aer

Aceste mașini nu au rezervoare de combustibil, nici baterii sau panouri solare. Aceste mașini nu au nevoie de hidrogen, motorină sau benzină. Fiabilitate? Da, aproape nu este nimic de spart. Dar cine crede astăzi într-o soluție perfectă?

Primul vehicul cu aer comprimat din Australia care a intrat în serviciul comercial și-a început recent activitatea la Melbourne.

Dispozitivul a fost construit de inginerul companiei australiane Engineair Angelo Di Pietro (Angelo Di Pietro).

Principala problemă la care sa gândit inventatorul a fost reducerea masei motorului, menținând în același timp o putere mare și utilizarea deplină a energiei aerului comprimat.

Nu există cilindri sau pistoane și nu există un rotor triunghiular precum un motor Wankel sau o roată de turbină cu palete.

În schimb, un inel se rotește în carcasa motorului. Din interior, se sprijină pe două role montate excentric pe un arbore.

Motor cutaway al italianului australian Di Pietro (foto de pe gizmo.com.au).

6 volume variabile separate în această mașină de expansiune decupează petalele semicirculare mobile instalate în tăieturile corpului.

Există, de asemenea, un sistem de distribuire a aerului către camere. Asta e aproape tot.

Apropo, motorul Di Pietro oferă imediat cuplu maxim - chiar și în stare staționară și se învârte până la turații destul de decente, deci nu are nevoie de o transmisie specială cu un raport de transmisie variabil.

Astfel, puteți aranja conducerea unui autoturism conform sistemului Di Pietro. Două motoare de aer rotative, câte unul pe roată. Și nicio transmisie (ilustrare de pe gizmo.com.au).

Ei bine, simplitatea designului, dimensiunile mici și greutatea redusă sunt un alt plus pentru întreaga idee.

Care este linia de jos? Iată, de exemplu, un pneumocar de la Engineair, care este testat la un depozit dintr-un magazin alimentar din capitala Australiei.

Capacitatea de transport a acestui cărucior este de 500 de kilograme. Volumul cilindrilor de aer este de 105 litri. Kilometrajul la o benzinărie este de 16 kilometri. În acest caz, realimentarea durează câteva minute. În timp ce încărcarea unui vehicul electric similar de la rețea ar dura câteva ore.

Legătura ciudată dintre piston și arborele cotit într-un motor cu aer francez permite pistonului să se oprească într-un punct mort, menținând în același timp rotația uniformă a arborelui de ieșire al motorului (ilustrare de pe site-ul mdi.lu).

Este logic să ne imaginăm cum o instalație similară de putere mai mare poate fi montată pe o mașină mică de pasageri destinată circulației în principal în interiorul orașului.

Aici este necesar să menționăm avantajul important al vehiculelor pneumatice față de vehiculele electrice, care sunt, de asemenea, înclinate a fi un mijloc de transport promițător într-un oraș căruia îi pasă de aer curat.

Bateriile, chiar și cele simple cu plumb-acid, sunt mai scumpe decât cilindrii și sunt poluanți pentru mediu după sfârșitul duratei de viață. Bateriile sunt grele, la fel și motoarele electrice. Ceea ce crește consumul de energie al mașinii.

Adevărat, atunci când aerul este comprimat în compresoarele stației de „umplere pneumatică”, se încălzește, iar această căldură încălzește inutil atmosfera. Acesta este un minus în ceea ce privește costurile totale și consumul de energie (de exemplu, combustibili fosili) pentru realimentarea unor astfel de mașini.

Dar totuși, în multe situații (pentru centrele de mega-orașe) este mai bine să te împaci cu asta și să primești în schimb o mașină cu zero emisii la un preț rezonabil.

Pneumatic CityCAT's Taxi și MiniCAT's de la Motor Development International (foto de pe mdi.lu).

Prin urmare, Di Pietro are motive să creadă că el va fi cel care va putea lansa vehicule aeropurtate pe o „orbită mare”.

Ca o reamintire, ideea de a folosi aer comprimat ca purtător de energie într-un vehicul este foarte veche.

Unul dintre aceste brevete a fost eliberat în Marea Britanie în 1799. Și, după cum relatează AV Moravsky în cartea sa „Istoria autovehiculului”, la sfârșitul secolului al XIX-lea, odată cu crearea unor cilindri fiabili, proiectați pentru presiune înaltă, astfel de mașini au devenit oarecum răspândite în Europa și Statele Unite - ca intra -planta transport tehnologic si chiar ca camioane urbane.

Cu toate acestea, consumul de energie al aerului comprimat, chiar dacă presiunea a fost adusă la 300 de atmosfere, a fost scăzut. Benzina părea mai profitabilă și aproape nimeni nu s-a gândit atunci la poluarea aerului.

A fost nevoie de mai mult de o sută de ani pentru ca o nouă generație de inventatori să aducă mașinile aeriene înapoi pe drumuri.

Inginerul australian nu a fost primul în acest nou val „aer”. Să zicem că am vorbit deja despre francezul Guy Negre.

Compania sa - Motor Development International, angajată în dezvoltarea și promovarea motorului aerian original Negre și a mașinilor bazate pe acesta - este încă plină de speranțe strălucitoare, dar nu s-a auzit nimic despre producția în serie, deși au fost realizate o mulțime de prototipuri.

Designul motorului său (și, de fapt, este un motor cu piston), observăm, suferă în mod constant modificări. În special, trebuie remarcat un mecanism interesant de comunicare între piston și arborele cotit, care permite pistonului să se oprească la punctul mort pentru un timp și apoi să se destrame cu accelerație - cu rotirea uniformă a arborelui de ieșire.

Unitatea de putere a mașinilor CAT (ilustrare de pe site-ul mdi.lu).

Această „ezitare” este necesară pentru a avea timp să furnizeze mai mult aer în cilindru și apoi să folosească pe deplin expansiunea acestuia.

Apropo, o altă idee sănătoasă a fost propusă de francezi.

Mașinile Negre pot alimenta nu numai direct de la stația de compresor, ci și de la priză - ca și mașinile electrice.

În acest caz, generatorul instalat pe motorul cu aer se transformă într-un motor electric, iar motorul cu aer în sine se transformă într-un compresor.

Dintre toate alternativele moderne la mașinile cu motor cu ardere internă, cel mai neobișnuit și mai interesant aspect vehicule lucru aer comprimat... În mod paradoxal, există deja multe astfel de vehicule în lume. Vom spune despre ele în recenzia de astăzi.

Yamaha WR250R este prima motocicleta cu aer comprimat

Adevărat, trenurile Aeromovel nu au motor propriu. Jeturi puternice de aer emană din sistemul de șine pe care se deplasează. În același timp, absența unei centrale electrice în interiorul trenului în sine îl face foarte ușor.

Ce metode sunt folosite de producătorii auto pentru a atrage atenția consumatorilor. Cumpărătorul este vrăjit de design futurist la modă, măsuri de siguranță fără precedent, utilizarea de motoare mai ecologice etc.

Personal, nu sunt foarte emoționat de ultimele delicii ale diverselor studiouri de design - cu atât mai mult: pentru mine, mașina a fost și va rămâne o bucată neînsuflețită de metal și plastic și toate eforturile marketerilor de a-mi spune cât de sus sunt de sine stătător. stima ar trebui să meargă la cer după ce a cumpărat „cel mai nou model al nostru »Nu este altceva decât o zguduire a aerului. Ei bine, cel puțin pentru mine personal.

Mai interesantă pentru mine, ca proprietar de mașină, este problema economiei și a supraviețuirii. Combustibilul costă departe de trei copeici, în plus, există prea mulți adepți ai lui Vasily Alibabaevich de la „Gentlemen of Fortune” în vastitatea „marilor și puternici”. Producătorii de automobile încearcă de multă vreme să treacă la utilizarea combustibililor alternativi. În SUA, mașinile electrice au luat o poziție destul de puternică, dar nu toată lumea își poate permite să cumpere o astfel de mașină - este foarte scumpă. Acum, dacă mașinile de clasă bugetară ar fi făcute electrice...

Un obiectiv interesant a fost stabilit de producătorii francezi PSA Peugeot Citroen, aceștia au inițiat un program interesant de reducere a consumului de combustibil. Acest grup de producători auto dezvoltă o centrală hibridă care ar putea folosi doar doi litri de combustibil la suta de kilometri. Inginerii companiei au deja ceva de arătat - evoluțiile de astăzi permit economisirea de până la 45% din combustibil în comparație cu un motor obișnuit cu ardere internă: chiar și cu astfel de indicatori de doi litri la sută nu este încă posibil să se potrivească, dar până în 2020 ei promit să cucerească această piatră de hotar.

Declarațiile sunt destul de îndrăznețe și interesante, dar mai interesant ar fi să aruncăm o privire mai atentă asupra acestei configurații hibride și nu mai puțin economice. Sistemul se numește Hybrid Air și după cum sugerează și numele, pe lângă combustibilul tradițional, folosește energia aerului și a aerului comprimat.

Conceptul Hybrid Air nu este atât de complex și este un hibrid între un motor cu ardere internă cu trei cilindri și o motopompă hidraulică. Doi cilindri sunt instalați ca rezervoare pentru combustibil alternativ în partea centrală a mașinii și sub spațiul portbagajului: care este mai mare - pentru presiune scăzută; iar cea mai mică, respectiv, pentru înaltă. Mașina va fi accelerată pe motorul cu ardere internă; după atingerea vitezei de 70 km/h, motorul hidraulic este pornit. Prin acest motor foarte hidraulic și o transmisie planetară ingenioasă, energia aerului comprimat va fi transformată în mișcare de rotație a roților. În plus, pe o astfel de mașină este prevăzut un sistem de recuperare a energiei - în timpul frânării, motorul hidraulic acționează ca o pompă și pompează aer într-un cilindru de joasă presiune - adică energia mult dorită nu va fi irosită.

Potrivit inginerilor companiei, o mașină cu instalație hibridă Hybrid Air, chiar și în ciuda masei cu 100 kg față de un motor tradițional, va avea indicatori de economie de combustibil de cel puțin 45%, și asta în ciuda faptului că încântă în acest domeniu de ingineria motoarelor sunt departe de a fi finalizate.

Se așteaptă ca sistemele hibride să fie primele folosite pe hatchback-urile Citroen C3 și Peugeot 208, iar în 2016 se va putea circula „aerul”, iar managerii francezi văd Rusia și China drept principalele piețe de vânzare pentru mașini cu Hybrid Air hibrid.

În urmă cu câțiva ani, știrea s-a răspândit în întreaga lume că compania indiană Tata urma să lanseze în serie un vehicul cu aer comprimat. Planurile au rămas planuri, dar mașinile pneumatice au devenit în mod clar o tendință: în fiecare an apar câteva proiecte destul de viabile, iar Peugeot plănuia să pună un hibrid cu aer pe transportor în 2016. De ce au devenit brusc la modă pneumocarurile?

Tot ce este nou este bine uitat vechi. Astfel, mașinile electrice de la sfârșitul secolului al XIX-lea au fost mai populare decât omologii lor pe benzină, apoi au supraviețuit unui secol de uitare și apoi din nou „a răsărit din cenușă”. Același lucru este valabil și pentru echipamentele pneumatice. În 1879, pionierul aviației franceze Victor Taten a proiectat A? avioane, care trebuia să fie ridicată în aer datorită unui motor cu aer comprimat. Modelul acestei aeronave a zburat cu succes, deși aeronava nu a fost construită în dimensiune completă.

Strămoșul motoarelor aeriene în transportul terestru a fost un alt francez, Louis Mekarski, care a dezvoltat o unitate de putere similară pentru tramvaiele pariziene și Nantes. În Nantes, mașinile au fost testate la sfârșitul anilor 1870, iar până în 1900 Mekarski deținea o flotă de 96 de tramvaie, dovedind eficiența sistemului. Ulterior, „flota” pneumatică a fost înlocuită cu una electrică, dar s-a făcut o pornire. Mai târziu, locomotivele pneumatice s-au găsit într-o sferă îngustă de utilizare pe scară largă - minerit. În același timp, au început încercările de a pune un motor cu aer pe o mașină. Dar până la începutul secolului al XXI-lea, aceste încercări au rămas izolate și nu merită atenție.

Pro: fără emisii nocive, capacitatea de a alimenta mașina acasă, cost redus datorită simplității designului motorului, capacitatea de a utiliza un recuperator de energie (de exemplu, compresie și acumulare de aer suplimentar din cauza frânării vehiculului). Contra: randament scazut (5-7%) si densitate energetica; necesitatea unui schimbător de căldură extern, deoarece odată cu scăderea presiunii aerului, motorul este foarte suprarăcit; performanțe scăzute ale vehiculelor pneumatice.

Beneficiile aerului

Un motor cu aer (sau, după cum se spune, un cilindru pneumatic) transformă energia aerului în expansiune în lucru mecanic. In principiu este asemanator cu cel hidraulic. „Inima” motorului pneumatic este pistonul de care este atașată tija; un arc este înfășurat în jurul tulpinii. Aerul care intră în cameră învinge rezistența arcului odată cu creșterea presiunii și mișcă pistonul. În faza de eliberare, când presiunea aerului scade, arcul readuce pistonul în poziția inițială - iar ciclul se repetă. Cilindrul pneumatic poate fi numit „motor cu ardere internă”.

O schemă de diafragmă mai comună, în care rolul cilindrului este jucat de o diafragmă flexibilă, de care este atașată în același mod o tijă cu arc. Avantajul său constă în faptul că nu este necesară o precizie atât de mare a potrivirii elementelor în mișcare, nu sunt necesari lubrifianți, iar etanșeitatea camerei de lucru crește. Există, de asemenea, motoare pneumatice rotative (cu palete) - analogi ai motorului cu ardere internă Wankel.

Mica mașină cu trei locuri a modelului francez MDI a fost dezvăluită publicului larg la Salonul Auto de la Geneva din 2009. Are dreptul de a circula pe piste de biciclete dedicate și nu are nevoie de permis de conducere. Poate cel mai promițător pneumocar.

Principalele avantaje ale motorului cu aer sunt prietenosul cu mediul și costul scăzut al „combustibilului”. De fapt, din cauza lipsei de risipă a locomotivelor pneumatice, acestea s-au răspândit în domeniul minelor - atunci când se folosește un motor cu ardere internă într-un spațiu restrâns, aerul devine rapid poluat, înrăutățind brusc condițiile de lucru. Gazele de evacuare ale motorului cu aer sunt aer obișnuit.

Unul dintre dezavantajele unui cilindru pneumatic este o densitate de energie relativ scăzută, adică cantitatea de energie generată pe unitatea de volum a fluidului de lucru. Comparați: aerul (la o presiune de 30 MPa) are o densitate energetică de aproximativ 50 kWh pe litru, iar benzina obișnuită - 9411 kWh pe litru! Adică, benzina ca combustibil este de aproape 200 de ori mai eficientă. Chiar și ținând cont de eficiența nu foarte mare a motorului pe benzină, acesta „da” până la urmă aproximativ 1600 kWh pe litru, ceea ce este semnificativ mai mare decât indicatorii cilindrului pneumatic. Acest lucru limitează toți indicatorii de performanță ai motoarelor pneumatice și a mașinilor pe care le mișcă (rază, viteză, putere etc.). În plus, motorul cu aer are o eficiență relativ scăzută - aproximativ 5-7% (față de 18-20% pentru un motor cu ardere internă).

Pneumatica secolului XXI

Urgența problemelor de mediu ale secolului 21 i-a forțat pe ingineri să revină la ideea de mult uitată de a folosi un cilindru pneumatic ca motor pentru un vehicul rutier. De fapt, o mașină pneumatică este mai ecologică decât o mașină electrică, ale cărei elemente structurale conțin substanțe nocive pentru mediu. Cilindrul pneumatic conține aer și nimic altceva decât aer.

Prin urmare, principala sarcină de inginerie a fost să aducă pneumocarul într-o formă în care să poată concura cu vehiculele electrice în ceea ce privește performanța și costul. Există multe capcane în această afacere. De exemplu, problema deshidratării aerului. Dacă există cel puțin o picătură de lichid în aerul comprimat, atunci din cauza răcirii puternice atunci când fluidul de lucru se extinde, acesta se va transforma în gheață, iar motorul pur și simplu se va opri (sau chiar va necesita reparații). Aerul obișnuit de vară conține aproximativ 10 g de lichid pe 1 m 3, iar la umplerea unui cilindru, energie suplimentară (aproximativ 0,6 kWh) trebuie cheltuită pentru deshidratare - iar această energie este de neînlocuit. Acest factor anulează posibilitatea realimentării acasă de înaltă calitate - echipamentele de deshidratare nu pot fi instalate și operate acasă. Și aceasta este doar una dintre probleme.

Cu toate acestea, subiectul mașinii pneumatice s-a dovedit a fi prea atractiv pentru a uita de el.

Cu un rezervor plin și plin de aer, Peugeot 2008 Hybrid Air poate parcurge până la 1300 km.

Direct în serie?

Una dintre soluțiile pentru a minimiza dezavantajele motorului pneumatic este de a face vehiculul mai ușor. Într-adevăr, un minicar de oraș nu are nevoie de o autonomie și viteză mare, dar performanța de mediu într-o metropolă joacă un rol semnificativ. Exact pe asta se bazează inginerii companiei franco-italiane Motor Development International, care au prezentat lumii la Salonul Auto de la Geneva 2009 scaunul rulant pneumatic MDI AIRpod și versiunea sa mai serioasă MDI OneFlowAir. MDI a început să „lupte” pentru pneumocaruri încă din 2003, arătând conceptul Eolo Car, dar numai zece ani mai târziu, după ce au umplut o mulțime de denivelări, francezii au ajuns la o soluție acceptabilă pentru transportor.

MDI AIRpod este o încrucișare între o mașină și o motocicletă, un analog direct al unui scaun cu rotile motorizat, așa cum a fost adesea numit în URSS. Datorită motorului pneumatic de 5,45 cai putere, subcompactul cu trei roți care cântărește doar 220 kg poate accelera până la 75 km/h, iar autonomia sa este de 100 km în versiunea de bază sau 250 km în configurația mai serioasă. Interesant este că AIRpod-ul nu are deloc volan - mașina este controlată de un joystick. În teorie, poate circula atât pe drumurile publice, cât și pe pistele de biciclete.

AIRpod-ul are toate șansele de producție în masă, deoarece în orașele cu o structură de ciclism dezvoltată, de exemplu, în Amsterdam, astfel de mașini pot fi solicitate. O realimentare cu aer într-o stație special echipată durează aproximativ un minut și jumătate, iar costul deplasării, ca urmare, este de aproximativ 0,5 la 100 km - pur și simplu nu este nicăieri mai ieftin. Cu toate acestea, perioada anunțată pentru producția în serie (primăvara 2014) a trecut deja, iar lucrurile sunt încă acolo. Poate că MDI AIRpod va apărea pe străzile orașelor europene în 2015.

O motocicletă cross-country construită de australianul Dean Benstead pe un șasiu Yamaha este capabilă să accelereze până la 140 km/h și să conducă non-stop timp de trei ore cu o viteză de 60 km/h. Motorul cu aer Angelo di Pietro cântărește doar 10 kg.

Al doilea concept de pre-producție este binecunoscutul proiect al gigantului indian Tata, vehiculul MiniCAT. Proiectul a fost lansat concomitent cu AIRpod, dar, spre deosebire de europeni, indienii au pus în program o micro-mașină normală, cu drepturi depline, cu patru roți, portbagaj și aspect tradițional (în AIRpod, rețineți că pasagerii și șoferul sta cu spatele unul la altul). Masa Tata este puțin mai mare, 350 kg, viteza maximă este de 100 km / h, intervalul este de 120 km, adică MiniCAT în ansamblu arată ca o mașină, nu o jucărie. Interesant este că Tata nu s-a deranjat să dezvolte un motor cu aer de la zero, dar pentru 28 de milioane de dolari a achiziționat drepturile de utilizare a dezvoltărilor MDI (care i-au permis acestuia din urmă să rămână pe linia de plutire) și a îmbunătățit motorul pentru a propulsa un vehicul mai mare. Una dintre caracteristicile acestei tehnologii este utilizarea căldurii degajate atunci când aerul în expansiune este răcit pentru a încălzi aerul la umplerea cilindrilor.

Tata a planificat inițial să pună MiniCAT pe linia de asamblare la jumătatea anului 2012 și să producă aproximativ 6.000 de unități pe an. Dar rodajul continuă, iar producția în serie a fost amânată pentru vremuri mai bune. În timpul dezvoltării, conceptul a reușit să-și schimbe numele (anterior se numea OneCAT) și designul, așa că nimeni nu știe ce versiune a acestuia va fi în cele din urmă la vânzare. Se pare chiar și reprezentanții Tata.

Pe două roți

Cu cât un vehicul cu aer comprimat este mai ușor, cu atât va funcționa mai eficient și mai economic. Concluzia logică din această afirmație este de ce să nu faci un scuter sau o motocicletă?

La aceasta a participat australianul Dean Benstead, care în 2011 a arătat lumii motocicleta de motocross O 2 Pursuit cu o unitate de putere dezvoltată de Engineair. Acesta din urmă este specializat în motoarele cu aer rotative deja menționate dezvoltate de Angelo di Pietro. De fapt, acesta este un aspect Wankeli clasic fără ardere - rotorul este pus în mișcare prin furnizarea de aer camerelor. Benstede a trecut de la invers la dezvoltare. Mai întâi a comandat un motor Engineair, apoi a construit o motocicletă în jurul lui, folosind un cadru și piese din producția Yamaha WR250R. Mașina s-a dovedit a fi surprinzător de eficientă energetic: parcurge 100 km la o benzinărie și, teoretic, dezvoltă o viteză maximă de 140 km/h. Aceste cifre, de altfel, le depășesc pe cele ale multor motociclete electrice. Benstede s-a jucat inteligent cu forma balonului, potrivindu-l în cadru - acest spațiu economisit; motorul este de două ori mai compact decât omologul său pe benzină, iar spațiul liber vă permite să instalați un al doilea cilindru, dublând kilometrajul motocicletei.

Din păcate, O 2 Pursuit a rămas doar o jucărie de unică folosință, deși a fost nominalizată la prestigiosul James Dyson Invention Award. Doi ani mai târziu, ideea lui Benstead a fost preluată de un alt australian, Darby Bicheno, care și-a propus să creeze, după o schemă similară, nu o motocicletă, ci un vehicul pur urban, un scuter. EcoMoto 2013 ar trebui să fie făcut din metal și bambus (fără plastic), dar nu s-a mutat dincolo de redări și schițe.

Pe lângă Benstede și Bicheno, o mașină similară a fost construită în 2010 de Evin Yi Yan (proiectul său se numea Green Speed ​​​​Air Motorcycle). Toți cei trei designeri, apropo, au fost studenți ai Institutului Regal de Tehnologie din Melbourne și, prin urmare, proiectele lor sunt similare, folosesc același motor și... nu au nicio șansă de o serie, rămânând munca de cercetare.

În 2011, mașina sport Toyota Ku: Rin a stabilit un record mondial de viteză pentru vehiculele alimentate cu aer comprimat. De obicei, mașinile pneumatice nu accelerează la mai mult de 100-110 km/h, în timp ce conceptul Toyota a arătat un rezultat oficial de 129,2 km/h. Datorită „ascuțirii” vitezei, Ku: Rin putea parcurge doar 3,2 km cu o singură încărcare, dar nu era nevoie de mai mult de o mașină cu trei roți cu un singur loc. Recordul a fost stabilit. Interesant este că înainte de asta recordul era de doar 75,2 km/h și a fost stabilit la Bonneville de mașina Silver Rod proiectată de americanul Derek McLeish în vara anului 2010.

Corporații la început

Cele de mai sus confirmă că există un viitor pentru mașinile aeriene, dar cel mai probabil nu în „forma pură”. Totuși, au limitările lor. Același MDI AIRpod a eșuat absolut toate testele de impact, deoarece designul său ultraușor nu a permis să protejeze în mod corespunzător șoferul și pasagerii.

Dar este foarte posibil să folosiți tehnologii pneumatice ca sursă suplimentară de energie într-o mașină hibridă. În acest sens, Peugeot a anunțat că din 2016, unele dintre crossover-urile Peugeot 2008 vor fi produse într-o versiune hibridă, unul dintre elementele căreia va fi instalarea Hybrid Air. Acest sistem a fost dezvoltat în colaborare cu Bosch; esența sa este că energia motorului cu ardere internă nu va fi stocată sub formă de electricitate (ca la hibrizii convenționali), ci în cilindri cu aer comprimat. Planurile au rămas însă planuri: momentan, instalația nu este instalată pe mașinile de serie.

Peugeot 2008 Hybrid Air se va putea mișca folosind energia motorului cu ardere internă, a unității de alimentare cu aer sau o combinație a ambelor. Sistemul însuși va recunoaște care sursă este mai eficientă într-o situație dată. În ciclul urban, în special, energia aerului comprimat va fi utilizată în 80% din timp - acţionează pompa hidraulică, care roteşte arborele când motorul cu ardere internă este oprit. Economia totală de combustibil cu această schemă va fi de până la 35%. Când se lucrează în aer curat, viteza maximă a vehiculului este limitată la 70 km/h.

Conceptul Peugeot pare complet viabil. Având în vedere beneficiile de mediu, astfel de hibrizi îi pot înlocui pe cei electrici în următorii cinci până la zece ani. Și lumea va deveni puțin mai curată. Sau nu va fi.

Domeniile majore de cercetare inginerească includ vehiculele electrice, vehiculele hibride și vehiculele alimentate cu hidrogen. Combustibilul cu hidrogen și alte tehnologii disponibile pe scară largă pentru obținerea de energie ieftină sunt strict interzise de monopolurile petroliere și industriale mondiale. Cu toate acestea, progresul nu poate fi oprit și, prin urmare, unele întreprinderi și entuziaști individuali continuă să creeze vehicule unice.

Subiectul de conversație de astăzi se referă tocmai la vehiculele pneumatice. Pneumocarul este, parcă, o continuare a temei mașinii cu abur, una dintre numeroasele ramuri ale utilizării motoarelor care funcționează din cauza diferenței de presiune a gazelor. Apropo, mașina cu abur a fost inventată cu mult înainte de apariția primului motor cu abur de James Watt, cu peste 2 mii de ani în urmă, de Heron din Alexandria. Ideea lui Heron a fost dezvoltată și întruchipată într-o căruță mică de belgianul Ferdinand Verbist, în 1668.

Istoria creării mașinii ne aduce prea multe informații despre încercările reușite și nereușite ale inventatorilor de a folosi un mecanism simplu și ieftin ca motor. La început, au existat încercări de a folosi forța arcului mare și forța volantului. Aceste mecanisme și-au stabilit ferm poziția în jucăriile pentru copii. Dar folosirea lor ca motor al unei mașini de dimensiuni mari pare frivolă. Cu toate acestea, astfel de încercări continuă și se pare că, în viitorul apropiat, mașinile neobișnuite vor putea concura cu încredere cu mașinile echipate cu motoare cu ardere internă.

În ciuda aparentei inutilități a acestui domeniu de lucru în domeniul transportului rutier, mașina pneumatică are o mulțime de avantaje. Aceasta este simplitatea și fiabilitatea extremă a designului, durabilitatea și costul scăzut. Acest motor este silențios și nu poluează aerul. Se pare că toate acestea atrag numeroși susținători ai acestui tip de transport.

Ideea de a folosi aer comprimat pentru a antrena mecanismele și transportul a apărut cu mult timp în urmă și a fost brevetată în Marea Britanie, încă din 1799. Se pare că a apărut din dorința de a simplifica cât mai mult motorul cu abur și de a-l face extrem de compact pentru utilizare pe o mașină. Uz practic Motorul pneumatic a fost introdus în America în 1875. Au construit locomotive de mine care rulau cu aer comprimat. Prima mașină de pasageri cu motor pneumatic a fost demonstrată pentru prima dată în 1932 la Los Angeles.

Odată cu apariția motorului cu abur, inventatorii au încercat să-l instaleze pe „cărucioarele cu rulare automată”, dar boilerul cu abur voluminos și greu s-a dovedit a fi nepotrivit pentru acest tip de transport.
S-au încercat folosirea unui motor electric și a bateriilor pentru vehiculele autopropulsate și s-a obținut un oarecare succes, dar motorul cu ardere internă era în afara competiției în acel moment. Ca urmare a concurenței acerbe dintre acesta și motorul cu abur, motorul cu ardere internă a câștigat.

În ciuda multor deficiențe, acest motor încă domină în multe sfere ale vieții umane, inclusiv în toate tipurile de transport. Deficiențele motorului cu ardere internă și necesitatea de a găsi un înlocuitor demn pentru acesta sunt din ce în ce mai discutate în cercurile științifice și scrise în diverse publicații populare, dar toate încercările de a lansa noi tehnologii în producția de masă sunt blocate.

Inginerii și inventatorii creează cele mai interesante și promițătoare motoare care pot înlocui complet motorul cu ardere internă, dar monopolul mondial al petrolului și al industriei își folosesc pârghiile de presiune pentru a preveni abandonarea motorului cu ardere internă și utilizarea energiei noi, alternative. surse.

Și totuși, încercările de a crea o mașină de serie fără motor cu ardere internă sau cu utilizarea sa parțială, secundară, continuă.

Firma indiană Tata Motors se pregătește să lanseze producția de masă a mașinii de oraș Tata AIRPOD, care funcționează cu aer comprimat.

De asemenea, americanii pregătesc CityCAT cu șase locuri pentru producție în masă,
aer comprimat. Cu o lungime de 4,1 m. și o lățime de 1,82 m., mașina cântărește 850 de kilograme. Poate atinge viteze de până la 56 km/h și parcurge o distanță de până la 60 de kilometri. Indicatoarele sunt foarte modeste, dar destul de suportabile pentru oraș, având în vedere numeroasele avantaje ale mașinii și costul ei foarte mic.Care sunt aceste avantaje?

Toți cei care dețin o mașină sau care au legătură cu transportul rutier sunt foarte conștienți de cât de complex este structural un motor modern cu ardere internă a unui automobil. Pe lângă faptul că motorul în sine este destul de complex din punct de vedere structural, necesită un sistem de măsurare și injecție a combustibilului, un sistem de aprindere, un demaror, un sistem de răcire, o tobă de eșapament, un mecanism de ambreiaj, o cutie de viteze și o transmisie complexă.

Toate acestea fac ca motorul să fie scump, nefiabil, de scurtă durată și nepractic. Ca să nu mai vorbim de faptul că gazele de eșapament otrăvează aerul și mediul.

Un motor cu aer este exact opusul unui motor cu ardere internă. Este extrem de simplu, compact, silențios, fiabil și durabil. Dacă este necesar, poate fi amplasat chiar și în roțile mașinii. Un dezavantaj semnificativ al acestui motor, care nu îi permite să fie utilizat în mod liber în vehicule, kilometraj limitat de la o realimentare.

Pentru a crește raza de acțiune a unui vehicul pneumatic, este necesar să creșteți volumul cilindrilor de aer și să creșteți presiunea aerului în cilindri. Ambele au limitări stricte în ceea ce privește dimensiunile, greutatea și rezistența cilindrilor. Poate că într-o zi aceste probleme vor fi rezolvate, dar deocamdată se folosesc așa-numitele sisteme de propulsie hibride.

În special, pentru o mașină pneumatică, se propune utilizarea unui motor cu ardere internă de putere redusă, care pompează constant aer în cilindrii de lucru. Motorul funcționează constant, pompând aer în cilindri și se oprește numai când presiunea din cilindri atinge valoarea maximă. Această soluție vă permite să reduceți semnificativ consumul de benzină, emisiile de monoxid de carbon și să creșteți autonomia mașinii pneumatice.

O astfel de schemă hibridă este versatilă și a fost folosită cu succes, inclusiv pe vehiculele electrice. Singura diferență este că în locul unui cilindru cu aer comprimat se folosește un acumulator electric, iar în locul unui motor pneumatic este folosit un motor electric. Un motor cu ardere internă de putere redusă rotește un generator electric, care reîncarcă bateriile, care, la rândul lor, alimentează motoarele electrice.

Esența oricărei scheme hibride este reumplerea energiei consumate folosind un motor cu ardere internă. Acest lucru permite utilizarea unei puteri mai mici a motorului. Funcționează în modul cel mai profitabil și consumă mai puțin combustibil, ceea ce înseamnă că emite mai puține substanțe toxice. O mașină cu aer, sau o mașină electrică, are ocazia de a crește kilometrajul, deoarece energia consumată este parțial completată direct în timpul conducerii.

În timpul opririlor frecvente la semafoare, la deplasarea în roate și la coborârea pantelor, motorul de tracțiune nu consumă energie, iar cilindrii sau bateriile sunt reîncărcate curat. În timpul opririlor lungi, este mai bine să completați rezervele de energie de la o stație de alimentare standard.

Imaginați-vă că ați ajuns la serviciu, mașina este parcată, iar motorul continuă să funcționeze, completând rezervele de energie din cilindri. Nu ar fi asta copleșitor beneficiile unei mașini hibride? Se va dovedi că economiile la benzină nu vor fi atât de semnificative pe cât ne-am dori?

Pe vremea tinereții mele îndepărtate, m-am gândit și la un motor pneumatic pentru o mașină de casă. Numai direcția căutării mele era de natură chimică. Am vrut să găsesc o substanță care să intre într-o reacție violentă cu apa, sau cu altă substanță, în timp ce emite gaze. Atunci nu am găsit nimic potrivit și ideea a fost abandonată pentru totdeauna.

Dar a apărut o altă idee - de ce să nu folosiți vidul în loc de presiunea ridicată a aerului? Dacă cilindrul de aer comprimat suferă vreo deteriorare sau presiunea aerului depășește valoarea admisă, atunci aceasta este plină de distrugerea sa instantanee, ca o explozie. Acest lucru nu amenință un cilindru cu vid; acesta poate fi pur și simplu aplatizat de presiunea atmosferică.

Pentru a obtine o presiune mare in cilindru, aproximativ 300 bar, ai nevoie de un compresor special. Pentru a obține un vid în cilindru, este suficient să introduceți o porțiune de vapori de apă obișnuiți în interior. Aburul răcit se va transforma în apă, scăzând în volum de 1600 de ori și ... scopul este atins, se obține un vid parțial. De ce parțial? Pentru că nu orice cilindru poate rezista la un vid profund.

Atunci totul este simplu. Pentru ca mașina să se deplaseze cât mai departe posibil pe un cilindru, este necesar să se furnizeze nu aer, ci abur motorului pneumatic. După terminarea lucrării, aburul trece prin sistemul de răcire, unde se răcește și se transformă în apă, intră în cilindrul de vid. Adică, dacă prin motor trece abur, să zicem 1600 cm3, atunci în cilindru va intra doar 1 cm3 de apă. Astfel, doar o cantitate mică de apă intră în cilindrul de vid și durata de funcționare a acestuia crește de multe ori.

Să revenim, totuși, la vehiculele noastre pneumatice. Compania indiană Tata Motors va produce în masă o mașină de oraș compactă care funcționează cu aer comprimat. Compania susține că mașina lor aeriană este capabilă să accelereze până la 70 km/h și să parcurgă până la 200 de kilometri de la o singură realimentare.

La rândul lor, americanii pregătesc și mașina pneumatică CityCAT cu șase locuri pentru producție în serie. Caracteristicile declarate înseamnă că mașina va putea accelera până la 80 km/h, iar autonomia va fi de 130 km. Un alt automobil pneumatic al companiei americane MDI, un mic MiniCAT cu trei locuri, este de asemenea planificat să fie lansat în serie.

Multe firme sunt interesate de mașini pneumo. Australia, Franța, Mexic și o serie de alte țări sunt, de asemenea, gata să înceapă să producă acest mod de transport neobișnuit, dar promițător. Motorul cu ardere internă va trebui totuși să părăsească arena și să cedeze loc unui alt motor, mai simplu și mai fiabil. Este greu de spus când se va întâmpla asta, dar cu siguranță se va întâmpla. Progresul nu poate sta pe loc.