Автомобиль тата на сжатом воздухе

Автомобили на сжатом воздухе: плюсы и минусы

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).

Читайте также:  Амортизаторы появились на автомобилях

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.

Тем не менее тема пневмоавтомобиля оказалась слишком привлекательной, чтобы о ней забыть.

Источник

AIRPod: пневмоавтомобиль, который уже можно купить на Гавайях

Дорожное шоу

Весной 2015 года независимая компания ZPM (Zero Pollution Motor – «Двигатели с нулевым загрязнением») провела в прайм-тайм американского телеканала ABC публичное road-show – презентацию с целью привлечения инвесторов (дословно переводится на русский как «дорожное шоу»). ZPM выкупила у французов право на производство и продажу новой модели AIRPod – пока лишь на Гавайях, выбранных в качестве «стартового рынка».

Презентовали проект завода по производству экологически чистых автомобилей два акционера ZPM – известный американский певец Пэт Бун (пик его карьеры пришелся на 1950-е годы) и кинопродюсер Эйтан Такер («Шрек», «Семь лет в Тибете» и др.). Они предлагали потенциальным инвесторам (т. н. «бизнес-ангелам») 50% акций ZPM за 5 млн долларов.

Инвесторы раскошеливаться не спешили. При этом считавшийся наиболее перспективным из них Роберт Херьявец, владелец и основатель канадской IT-компании Herjavec Group, заявил, что ему интересны продажи AIRPod не в одном отдельно взятом штате, а на территории всех США. Так что в настоящее время руководство ZPM ведет переговоры с французами о расширении территории продаж.

Пока же заказать AIRPod могут только резиденты Гавайев. Для этого им необходимо внести залог в размере 1 тыс. долларов (общая стоимость автомобиля составляет 10 тыс. долларов США).

Сжатый воздух

Заправка баллонов сжатым воздухом (два баллона по 125 литров каждый) занимает около трех минут. Стоимость этой операции оценивается в 2 доллара. Компания-производитель рекомендует устанавливать в своем гараже или рядом с домом стационарный компрессор. Аналогичные устройства устанавливаются и в публичных местах – на обычных АЗС, возле супермаркетов и т.д. Полная зарядка вспомогательных бортовых аккумуляторов от бытовой электросети занимает 4 часа.

Двигатель – пневматически-пропеллерный двухцилиндровый, объемом 430 куб. см с регулируемым газораспределением. Планируется, что собирать AIRPod будет сеть небольших заводов из готовых модулей. И те же самые предприятия займутся их сервисным обслуживанием. Что касается безопасности эксплуатации, то по информации производителей, баллоны со сжатым воздухом выполнены из особого термопластика и могут быть деформированы в случае аварии – но при этом не взрываются.

Новая модель для США

Существует три модификации аэромобиля: AIRPod Standart (три места для взрослых пассажиров и одно – для ребенка), AIRPod Cargo с кузовом для перевозки небольших грузов и AIRPod Baby – двухместный стрит-кар. ZPM продвигает, в первую очередь, двухместный вариант, внешне напоминающий обычную малолитражку.

Благодаря применению в конструкции композитных материалов, алюминия и пластмасс, весит машина всего 280 кг. Колес у нее четыре, ведущие – задние (формула 4х2). При этом машина развивает скорость до 80 км/час, запас хода с одной заправки составляет 130 км, а по трассе без маневрирования – 150 км. Управляется машина джойстиком, коробка передач – автоматическая трехскоростная (плюс задний ход).

Читайте также:  Автоприцепы исток для легковых автомобилей

Кондиционер работает совместно с двигателем, используя для охлаждения салона энергию сжатого воздуха (который, как известно, охлаждается при расширении). На гавайском варианте отопление салона не предусмотрено, однако конструкция позволяет установить обогреватель, а также дополнительный подогреватель для запуска двигателя в условиях пониженной температуры, работающий на аккумуляторах (от них же работает вся бортовая электроника). Тем не менее, автомобиль остается «летним»: его эксплуатация в условиях суровой северной зимы пока по-прежнему невозможна.

Хорошо забытое старое

Разработка транспортных средств, работающих на сжатом воздухе, началась примерно 150 лет назад, еще в XIX веке. Еще в 1861-1862 годах «духоход» конструкции инженера Степана Барановского эксплуатировался на Николаевской железной дороге. Первые парижские трамваи также ходили на сжатом воздухе. В начале XX века активно проектировались «пневмовелосипеды» и пневмо-мотоциклы. Даже автомобили на сжатом воздухе производила 1903 году британская компания Liquid Air Company.

Увы, сжатый воздух в те времена был дорог, и чисто экономически все эти «духоходы» не могли не проиграть сперва паровым, а затем – электрическим двигателям. Ну а появление дешевых в эксплуатации двигателей внутреннего сгорания поставило на сжатом воздухе жирный крест на долгие десятилетия.

В учебниках так и было написано: дескать, главным недостатком пневмодвигателей является непрямое использование энергии: сначала она используется для сжатия воздуха, и лишь потом от сжатого воздуха передается двигателю. А раз каждое преобразование энергии – это дополнительные потери, значит КПД таких двигателей заведомо ниже, чем у двигателя внутреннего сгорания.

И только XXI век с его новыми технологиями и материалами принес аэромобилям второе дыхание. В 2004 году машину, способную пройти целых 16 км на сжатом воздухе создали в Австралии. Подобные разработки существуют у индийской компании Tata Motors, и даже Беларусь имеет действующую модель собственного пневматического «Ў-мобиля». Но до коммерческой эксплуатации первым «доехал» все же AIRPod.

Источник

Автомобиль на сжатом воздухе

Первый в мире серийный автомобиль с двигателем, работающим на сжатом воздухе, выпустила индийская компания Tata, известная на весь мир производством дешевых транспортных средств для небогатых людей.

Автомобиль Tata OneCAT весит 350 кг и может проезжать на одном запасе сжатого до давления в 300 атмосфер воздуха 130 км, разгоняясь при этом до 100 километров в час. Но такие показатели возможны только при максимально заполненных баках. Чем меньше плотность воздуха в них, тем ниже становится показатель максимальной скорости.

4 баллона, выполненные из углепластика с кевларовой оболочкой, длиной в 2 и диаметром в четверть метра каждый, расположены под днищем, вмещают 400 литров сжатого воздуха под давлением в 300 бар.

Внутри там всё очень простенько:

Но это объяснимо, поскольку автомобиль позиционируется в основном для использования в такси. Кстати, задумка небезинтересная — в отличие от электромобилей с их проблемно утилизируемыми аккумуляторами и низким КПД заряд-разрадного цикла (от 50% до 70% в зависимости от уровня токов заряда и разряда), сжатие воздуха, его хранение в баллоне и последующее использование довольно экономично и экологично.

Читайте также:  Автомобиль оригами из денег

Если заправлять автомобиль Tata OneCAT воздухом на компрессорной станции, это займет три-четыре минуты. «Подкачка» с помощью встроенного в машину мини-компрессора, работающего от розетки, длится три-четыре часа. «Воздушное топливо» стоит относительно дешево: если перевести его в бензиновый эквивалент, то получится, что машина расходует около литра на 100 км пути.

В пневмомобиле обычно нет никакой трансмиссии – ведь пневмодвигатель выдаёт максимальный крутящий момент сразу – даже в неподвижном состоянии. Воздушный двигатель также практически не требует профилактики, нормативный пробег между двумя техосмотрами составляет ни много ни мало 100 тысяч километров. А еще он практически не нуждается в масле — мотору хватит литра «смазки» на 50 тысяч километров пробега (для обычного авто потребуется порядка 30 литров масла).

Секрет нового автомобиля заключается в том, что его четырехцилиндровый двигатель объемом в 700 кубиков и весом всего в 35 килограммов работает на принципе смешивания сжатого воздуха с наружным, атмосферным воздухом. Этот силовой агрегат напоминает обычный двигатель внутреннего сгорания, но цилиндры у него разного диаметра — двое малых, приводных, и двое больших, рабочих. При работе двигателя наружный воздух засасывается в малые цилиндры, сжимается там поршнями и нагревается. Затем он выталкивается в два рабочих цилиндра и смешивается там с холодным сжатым воздухом, поступающим из бака. В результате воздушная смесь расширяется и приводит в движение рабочие поршни, а они — коленчатый вал двигателя.

Поскольку никакого сгорания в двигателе не происходит, его «выхлопными газами» будет только отработанный чистый воздух.

Разработчики воздушного двигателя из компании MDI подсчитали суммарный энергетический КПД в цепочке «нефтеперегонный завод – автомобиль» для трёх видов привода – бензинового, электрического и воздушного. И оказалось, что КПД воздушного привода составляет 20 процентов, что в два с лишним раза превышает КПД стандартного бензинового мотора и в полтора раза – КПД электропривода. К тому же сжатый воздух можно непосредственно запасать впрок, используя нестабильные возобновляемые источники энергии, вроде ветрогенераторов — тогда КПД получается еще выше.

При снижении температуры до –20С запас энергии пневмопривода снижается на 10% без каких-либо других вредных воздействий на его работу, в то время как запас энергии электрических батарей уменьшится примерно в 2 раза.

Кстати, отработанный в пневмодвигателе воздух имеет низкую температуру и может быть использован для охлаждения салона автомобиля в жаркое время года, то есть кондиционер вы получаете практически нахаляву, без лишних затрат энергии. Зато отопитель, увы, придется делать автономным. Но это куда лучше, чем у электромобиля — который вынужден тратить энергию как на отопление, так и на охлаждение.

Кстати, баллоны из стекло-углеволокна довольно безопасны — при повреждении они не взрываются, в них лишь появляются трещины, через которые воздух выходит наружу.

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector