/ 11
Najgore Najbolji
Činjenica da pneumatska vozila mogu postati potpuna zamjena za vozila na benzin i dizel još uvijek je pod sumnjom. Međutim, motori na komprimovani vazduh imaju svoj bezuslovni potencijal.Automobili na komprimovani vazduh koriste električnu pumpu - kompresor da komprimuju vazduh do visokog pritiska (300 - 350 Atm.) i akumuliraju ga u rezervoaru. Koristeći ga za kretanje klipova, poput motora unutrašnjim sagorevanjem, posao se obavlja i automobil radi na čistu energiju.
1. Novost tehnologije
Iako automobil na zračni pogon može izgledati kao inovativan, pa čak i futuristički razvoj, zračna snaga se koristi za pogon automobila od kasnog devetnaestog i početka dvadesetog stoljeća. Međutim, polaznom tačkom u istoriji razvoja vazdušnih motora treba smatrati sedamnaesti vek i razvoj Denisa Papina za Britansku akademiju nauka. Tako je princip rada zračnog motora otkriven prije više od tri stotine godina, a čini se još čudnijim da se ova tehnologija tako dugo nije koristila u automobilskoj industriji.
2. Evolucija automobila na vazdušni pogon
U početku su se koristili motori na komprimirani zrak javni prijevoz. Godine 1872. Louis Mekarski stvorio je prvi pneumatski tramvaj. Zatim, 1898. godine, Hoadley i Knight su poboljšali dizajn, produžujući radni ciklus motora. Među osnivačima motora na komprimirani zrak često se spominje i ime Charlesa Portera.
3. Godine zaborava
S obzirom na dugu istoriju vazdušnog motora, može izgledati iznenađujuće da ova tehnologija nije bila dovoljno razvijena u dvadesetom veku. Tridesetih godina projektovana je lokomotiva sa hibridnim motorom na komprimovani vazduh, ali je dominantan trend u automobilskoj industriji bila ugradnja motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Neki povjesničari nagovještavaju postojanje „naftnog lobija“: po njihovom mišljenju, moćne kompanije zainteresirane za povećanje tržišta naftnih derivata uložile su sve napore da istraživanja i razvoj u području stvaranja i poboljšanja zračnih motora nikada ne budu objavljeni.
4. Prednosti motora na komprimirani zrak
Lako je uočiti mnoge prednosti u karakteristikama vazdušnih motora u odnosu na motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Prije svega, to je jeftinost i očigledna sigurnost zraka kao izvora energije. Nadalje, dizajn motora i automobila u cjelini je pojednostavljen: nema svjećice, rezervoar za gas i sistem za hlađenje motora; eliminiše rizik od curenja punjenje baterija, kao i zagađenje životne sredine automobilskim izduvnim gasovima. Na kraju krajeva, obezbeđeno masovna proizvodnja, cijena motora na komprimirani zrak će vjerovatno biti niža od cijene benzinskih motora.
Međutim, postoji muha u masti: prema eksperimentima, motori na komprimirani zrak pokazali su se bučnim u radu od benzinski motori. Ali to nije njihov glavni nedostatak: nažalost, po svojim performansama zaostaju i za motorima s unutrašnjim sagorijevanjem.
5. Budućnost automobila na vazdušni pogon
Nova era za automobile na komprimirani zrak započela je 2008. godine, kada je bivši inženjer Formule 1 Guy Negre predstavio svoju kreaciju pod nazivom CityCat - automobil na zračni pogon koji može postići brzine do 110 km/h i preći udaljenosti bez punjenja. 200 kilometara Bilo je potrebno više od 10 godina da se početni način rada pneumatskog pogona pretvori u radni način. Osnovana od strane grupe istomišljenika, kompanija je postala poznata kao Motor Development Internation. Njen originalni projekat nije bio pneumatski automobil u punom smislu te riječi. Prvi motor Guya Negrea mogao je raditi ne samo na komprimirani zrak, već i na prirodni gas, benzin i dizel. U MDI motoru procesi kompresije, paljenja zapaljive smjese, kao i sam radni hod odvijaju se u dva cilindra različite zapremine, povezana sfernom komorom.
Testirali smo elektranu na Citroen AX hečbeku. On niske brzine(do 60 km/h), kada potrošnja energije nije prelazila 7 kW, automobil se mogao kretati samo na energiju komprimiranog zraka, ali pri brzinama iznad ove oznake elektrana je automatski prelazila na benzin. U ovom slučaju snaga motora se povećala na 70 Konjska snaga. Potrošnja tekućeg goriva u uslovima autoputa iznosila je samo 3 litre na 100 km - rezultat na kojem bi mu pozavideo svaki hibridni automobil.
Međutim, MDI tim se nije zaustavio postignut rezultat, nastavak rada na poboljšanju motora na komprimirani zrak, odnosno na stvaranju punopravnog pneumatskog vozila, bez dopunjavanja plina ili tekućeg goriva. Prvi je bio prototip Taxi Zero Pollution. Ovaj automobil "iz nekog razloga" nije izazvao zanimanje među razvijenim zemljama, koje su u to vrijeme bile u velikoj mjeri ovisne o naftnoj industriji. Ali Meksiko se zainteresovao za ovaj razvoj događaja i 1997. godine sklopio je sporazum o postepenoj zamjeni taksi flote Meksiko Sitija (jednog od najzagađenijih megagradova na svijetu) "zračnim" prijevozom.
Sljedeći projekt bio je isti Airpod s polukružnim kućištem od stakloplastike i cilindrima komprimiranog zraka od 80 kilograma, čija je potpuna zaliha bila dovoljna za 150-200 kilometara. Međutim, projekt OneCat, modernija interpretacija meksičkog taksija Zero Pollution, postao je punopravno serijsko pneumatsko vozilo. Lagani i sigurni karbonski cilindri s pritiskom od 300 bara mogu pohraniti do 300 litara komprimiranog zraka.
Princip rada MDI motora je sledeći: vazduh se usisava u mali cilindar, gde se kompresuje klipom pod pritiskom od 18-20 bara i zagreva; Zagrijani zrak odlazi u sferičnu komoru, gdje se miješa sa hladnim zrakom iz cilindara, koji se trenutno širi i zagrijava, povećavajući pritisak na klip velikog cilindra, koji prenosi silu na radilicu.
Kojim metodama pribjegavaju proizvođači automobila kako bi privukli pažnju potrošača. Kupac je očaran modernim futurističkim dizajnom, neviđenim sigurnosnim mjerama, korištenjem ekološki prihvatljivijih motora, itd., itd.
Osobno, nisam baš dirnut najnovijim užicima raznih dizajnerskih studija - čak štoviše: za mene je automobil bio i ostat će neživi komad metala i plastike, i svi pokušaji marketara da mi kažu koliko je visoko u sky moje samopouzdanje bi trebalo juriti u nebo nakon kupovine „našeg najnoviji model"nije ništa drugo do udar zraka. Pa, barem za mene lično.
Tema koja me više brine kao vlasnika automobila su pitanja efikasnosti i preživljavanja. Gorivo košta daleko od tri kopejke, a osim toga, u prostranstvima "velikih i moćnih" previše je sljedbenika Vasilija Alibabajeviča iz "Gospode sreće". Proizvođači automobila već duže vrijeme pokušavaju da pređu na alternativna goriva. U SAD-u su električni automobili zauzeli prilično jaku poziciju, ali ne mogu svi priuštiti kupnju takvog automobila - vrlo je skup. Sada, kada bi se automobili budžetske klase pravili električni...
Francuski proizvođači PSA Peugeot Citroen postavili su sebi zanimljiv cilj, pokrenuli su zanimljiv program smanjenja potrošnje goriva. Ova grupa proizvođača automobila razvija hibrid elektrana koji je mogao potrošiti samo dva litra goriva na stotinu kilometara. Inženjeri kompanije već imaju šta da pokažu - današnji razvoji omogućavaju uštedu do 45% goriva u poređenju sa običnim motorom sa unutrašnjim sagorevanjem: čak i ako takvi pokazatelji od dva litra na sto još nisu mogući, obećavaju da će osvojiti ovu prekretnicu do 2020. .
Izjave su prilično hrabre i zanimljive, ali bi bilo zanimljivije pogledati ovu hibridnu i ništa manje ekonomičnu instalaciju. Sistem se zove Hybrid Air i, kao što je jasno iz njegovog imena, pored tradicionalnog goriva koristi energiju vazduha, komprimovani vazduh.
Hybrid Air koncept nije tako složen i predstavlja hibrid od tri cilindrični motor sa unutrašnjim sagorevanjem i hidraulični motor - pumpa. Kao rezervoari za alternativno gorivo, dva cilindra su ugrađena u centralni deo automobila i ispod prtljažnika: veći je za nizak pritisak; a manji je za visokog. Automobil će ubrzati pomoću motora sa unutrašnjim sagorevanjem, a nakon dostizanja brzine od 70 km/h, hidraulički motor će se uključiti. Kroz ovaj vrlo hidraulični motor i genijalan planetarni prijenos, energija komprimiranog zraka će se pretvoriti u rotaciono kretanje točkovi Osim toga, takav automobil ima i sistem za rekuperaciju energije – prilikom kočenja hidraulički motor djeluje kao pumpa i pumpa zrak u cilindar niskog pritiska – odnosno, toliko željena energija neće biti izgubljena.
Kako kažu inženjeri kompanije, automobil sa hibridnom instalacijom Hybrid Air, čak i pored svoje 100 kg veće mase u odnosu na tradicionalni motor, imaće pokazatelje uštede goriva od najmanje 45%, i to uprkos činjenici da je sofisticiranost u ovoj oblasti izgradnje motora su daleko od završetka.
Očekuje se da će hibridni sistemi biti prvi koji će se koristiti na Citroen C3 i Peugeot 208 hečbek, a moći će se voziti i u "etaru" već 2016. godine, a francuski menadžeri vide Rusiju i Kinu kao glavna prodajna tržišta za automobile sa Hybrid Air hibridom.
Izašao je prvi serijski automobil na svijetu s motorom na komprimirani zrak Indijska kompanija Tata, poznat u cijelom svijetu po jeftinoj proizvodnji Vozilo za siromašne ljude.
Automobil Tata OneCAT težak je 350 kg i može prijeći 130 km na jednom dovodu zraka komprimovanog na pritisak od 300 atmosfera, ubrzavajući do 100 kilometara na sat. Ali takvi pokazatelji su mogući samo s maksimalno napunjenim rezervoarima. Što je u njima manja gustina vazduha, to je niža maksimalna brzina.
4 cilindra, napravljena od karbonskih vlakana sa omotačem od kevlara, svaki dužine 2 metra i prečnika četvrt metra, smeštena ispod dna, drže 400 litara komprimovanog vazduha pod pritiskom od 300 bara.
Sve unutra je vrlo jednostavno:
Ali to je razumljivo, jer je automobil pozicioniran uglavnom za upotrebu u taksiju. Inače, ideja nije bez interesa - za razliku od električnih vozila sa problematično raspoređenim baterijama i niskom efikasnošću ciklusa punjenja-pražnjenja (od 50% do 70% u zavisnosti od nivoa struje punjenja i pražnjenja), komprimovanje vazduha, skladištenje u cilindru i naknadnoj upotrebi je prilično ekonomičan i ekološki prihvatljiv.
Ako sipate gorivo Tata auto OneCAT avionom na kompresorskoj stanici to će trajati tri do četiri minute. “Pumpanje” pomoću mini-kompresora ugrađenog u mašinu, napajanog iz utičnice, traje tri do četiri sata. "Vazdušno gorivo" je relativno jeftino: ako ga pretvorite u benzinski ekvivalent, ispada da automobil troši oko litru na 100 km.
U pneumatskim vozilima obično nema prijenosa - uostalom, pneumatski motor odmah proizvodi maksimalni okretni moment - čak i u stacionarno. Vazdušni motor takođe ne zahteva gotovo nikakvo održavanje, standardna kilometraža između dva tehnička pregleda nije manja od 100 hiljada kilometara. I praktički mu nije potrebno ulje - litra "maziva" dovoljna je za motor za 50 hiljada kilometara (za običan auto trebat će vam oko 30 litara ulja).
Tajna novog automobila je u tome što njegov četvorocilindrični motor zapremine 700 kubnih metara i težine samo 35 kilograma radi na principu mešanja komprimovanog vazduha sa spoljnim, atmosferskim vazduhom. Ovo pogonska jedinica podseća konvencionalni motor sa unutrašnjim sagorevanjem, ali su mu cilindri različitih prečnika - dva mala, pogonska i dva velika, radna. Kada motor radi vanjski zrak usisava se u male cilindre, tamo se komprimira klipovima i zagrijava. Zatim se gura u dva radna cilindra i tamo se meša sa hladnim komprimovanim vazduhom koji dolazi iz rezervoara. Kao rezultat toga, mješavina zraka se širi i pokreće radne klipove, a oni radilica motor.
Pošto u motoru ne dolazi do sagorevanja, njegovi „izduvni gasovi“ će biti samo izduvani čisti vazduh.
Programeri vazdušnih motora iz MDI-a izračunali su ukupnu energetsku efikasnost u lancu rafinerija-vozila za tri tipa pogona - benzinski, električni i vazdušni. I pokazalo se da je efikasnost vazdušnog pogona 20 posto, što je više od dva puta više od efikasnosti standardnog. benzinski motor i jedan i po puta veća efikasnost od električnog pogona. Osim toga, komprimirani zrak se može direktno skladištiti za buduću upotrebu koristeći nestabilne obnovljive izvore energije, kao što su vjetrogeneratori - tada je efikasnost još veća.
Kada temperatura padne na -20C, rezerva energije pneumatskog pogona se smanjuje za 10% bez ikakvih drugih štetnih uticaja na njegov rad, dok će se rezerva energije električnih baterija smanjiti za približno 2 puta.
Inače, vazduh ispušen u vazdušnom motoru ima niske temperature i može se koristiti za hlađenje unutrašnjosti automobila u vrućoj sezoni, odnosno klimu dobijate praktično besplatno, bez trošenja dodatne energije. Ali grijač će, nažalost, morati biti autonoman. Ali mnogo je bolji od električnog automobila, koji mora trošiti energiju i na grijanje i na hlađenje.
Inače, cilindri od staklenih karbonskih vlakana prilično su sigurni - ako su oštećeni, ne eksplodiraju, u njima se pojavljuju samo pukotine kroz koje izlazi zrak.
Ovi automobili nemaju rezervoare za gorivo, baterije, ne solarni paneli. Ovim automobilima nije potreban vodonik, dizel gorivo ili benzin. Pouzdanost? Ovdje se gotovo ništa ne može slomiti. Ali ko danas veruje u idealno rešenje?
Prvo australsko vozilo sa komprimiranim zrakom koje je ušlo u stvarne komercijalne usluge nedavno je počelo sa radom u Melbourneu.
Uređaj je napravio inženjer australijske kompanije Engineair Angelo Di Pietro.
Glavni problem o kojem je izumitelj razmišljao je smanjenje težine motora uz održavanje velike snage i potpuno korištenje energije komprimiranog zraka.
Nema cilindara ili klipova, niti trouglastog rotora, poput Wankel motora, ili turbinskog točka sa lopaticama.
Umjesto toga, u kućištu motora se okreće prsten. Iznutra se oslanja na dva valjka ekscentrično postavljena na osovinu.
Motor australskog talijanskog Di Pietra u odjeljku (fotografija sa stranice gizmo.com.au).
6 odvojenih varijabilnih volumena u ovoj ekspanzionoj mašini su odsječene pokretnim polukružnim laticama ugrađenim u dijelove tijela.
Postoji i sistem za distribuciju vazduha između komora. To je skoro sve.
Inače, Di Pietrov motor odmah proizvodi maksimalni obrtni moment - čak i kada miruje i vrti se do sasvim pristojnih brzina, tako da poseban mjenjač sa promjenjivim omjer prijenosa ne treba mu.
Ovako možete urediti vožnju putničkog automobila koristeći Di Pietro sistem. Dva rotirajuća zračna motora, jedan po točku. I nema prijenosa (ilustracija sa gizmo.com.au).
Pa, jednostavnost dizajna, mala veličina i mala težina su još jedan plus za cijelu ideju.
šta je rezultat? Evo, na primjer, pneumatskog automobila kompanije Engineair, koji se testira u skladištu jedne od prehrambenih prodavnica u glavnom gradu Australije.
Nosivost ovih kolica je 500 kilograma. Zapremina vazdušnih cilindara je 105 litara. Kilometraža na jednoj benzinskoj pumpi je 16 kilometara. U tom slučaju punjenje goriva traje nekoliko minuta. Dok bi punjenje sličnog električnog automobila iz mreže trajalo satima.
Čudna veza između klipa i radilice u francuskom zračnom motoru omogućava klipu da se zaustavi u mrtvoj točki dok održava ujednačenu rotaciju izlaznog vratila motora (ilustracija sa mdi.lu).
Logično je zamisliti kako takva instalacija više snage može se montirati na malu putnički automobil, namijenjen za kretanje uglavnom unutar grada.
Ovdje je potrebno spomenuti važna prednost pneumatska vozila ispred električnih vozila, koja se takođe smatraju perspektivnim prevoznim sredstvom u gradu koji brine o čistom vazduhu.
Baterije, čak i jednostavne olovno-kiselinske, skuplje su od cilindara i zagađuju okoliš okruženje nakon što se resursi iscrpe. Baterije su teške, kao i elektromotori. Što povećava potrošnju energije mašine.
Istina, kada se zrak komprimira u kompresorima stanice za "pneumatsko punjenje gorivom", on se zagrijava, a ta toplina bezuspješno zagrijava atmosferu. Ovo je minus u smislu ukupnih troškova i potrošnje energije (isto fosilno gorivo) za punjenje takvih automobila.
Ali ipak, u mnogim situacijama (za gradske centre) bolje je pomiriti se s tim, dobijajući zauzvrat automobil sa nultom emisijom po razumnoj cijeni.
Pneumatski CityCAT taksi i MiniCAT iz Motor Development International (fotografija sa mdi.lu).
Stoga, Di Pietro ima razloga vjerovati da će on biti taj koji će moći dovesti automobile koji rade u zraku u “veliku orbitu”.
Podsjetimo da je ideja korištenja komprimovanog zraka kao nosioca energije u vozilu vrlo stara.
Jedan takav patent izdat je u Velikoj Britaniji 1799. godine. I, kako A.V. Moravsky izvještava u knjizi "Istorija automobila", krajem 19. stoljeća, stvaranjem pouzdanih cilindara dizajniranih za visokog pritiska, takva vozila su postala donekle rasprostranjena u Evropi i SAD - kao tehnološki transport unutar fabrike, pa čak i kao gradski kamioni.
Međutim, energetski intenzitet komprimiranog zraka, čak i ako se pritisak poveća na 300 atmosfera, bio je nizak. Benzin je izgledao mnogo isplativije, ali retko ko je tada razmišljao o zagađenju vazduha.
Bilo je potrebno više od sto godina da nova generacija pronalazača vrati pneumatska vozila na puteve.
Australijski inženjer nije bio prvi u ovom novom "vazdušnom" talasu. Recimo da smo već pričali o Francuzu Guy Negreu.
Njegova kompanija - Motor Development International, koja se bavi razvojem i promocijom originalnog Negre zračnog motora i automobila baziranih na njemu - još uvijek je puna svijetlih nada, ali se o masovnoj proizvodnji još ništa nije čulo, iako je napravljeno mnogo prototipova.
Dizajn njegovog motora (a zapravo je klipni motor), napominjemo, stalno se mijenja. Posebno je potrebno napomenuti zanimljiv mehanizam veze između klipa i radilice, koji omogućava da se klip privremeno zaustavi u mrtvoj tački, a zatim ubrza prema dolje - uz ravnomjernu rotaciju izlaznog vratila.
Agregat CATs mašina (ilustracija sa mdi.lu).
Ovo „oklevanje“ je neophodno da bi se imalo vremena da se ubaci u cilindar više vazduha a zatim potpunije iskoristiti njegovo proširenje.
Inače, još jednu razumnu ideju predložili su Francuzi.
Negreovi automobili mogu se puniti gorivom ne samo direktno iz kompresorske stanice, već i iz utičnice - poput električnih automobila.
U ovom slučaju, generator montiran na pneumatski motor pretvara se u električni motor, a sam pneumatski motor pretvara se u kompresor.
Ekologija potrošnje Motor: Indijska kompanija Tata, poznata u cijelom svijetu po proizvodnji jeftinih vozila, objavila je prvi u svijetu masovno proizveden automobil sa motorom koji radi na komprimirani zrak.
Indijska kompanija Tata, poznata u cijelom svijetu po proizvodnji jeftinih vozila, objavila je prvi u svijetu masovno proizveden automobil s motorom koji radi na komprimirani zrak.
Tata OneCAT težak je 350 kg i može prijeći 130 km na jednom dovodu zraka komprimovanog na 300 atmosfera, ubrzavajući do 100 km na sat.
Kako napominju programeri, postizanje takvih pokazatelja moguće je samo s maksimalno napunjenim spremnicima, smanjenje gustoće zraka u kojem će dovesti do smanjenja maksimalne brzine.
Za punjenje četiri cilindra od karbonskih vlakana koji se nalaze ispod dna automobila, svaki dugačak 2 metra i prečnik od četvrt metra, potrebno je 400 litara komprimovanog vazduha pod pritiskom od 300 bara. Štaviše, Tata OneCAT možete napuniti gorivom i na kompresorskoj stanici (ovo će trajati 3-4 minute) i iz kućne utičnice. U potonjem slučaju, "pumpanje" pomoću mini-kompresora ugrađenog u mašinu će trajati tri do četiri sata.
Usput, cilindri od karbonskih vlakana ne eksplodiraju kada su oštećeni, već samo pucaju, ispuštajući zrak.
Za razliku od električnih vozila, čije baterije imaju problema sa recikliranjem i niskom efikasnošću ciklusa punjenja-pražnjenja (od 50% do 70% u zavisnosti od nivoa struje punjenja i pražnjenja), mašina sa komprimovanim vazduhom je prilično ekonomična i ekološki prihvatljiva.
"Vazdušno gorivo" je relativno jeftino; ako ga pretvorite u benzinski ekvivalent, ispada da automobil troši oko litru na 100 km.
Vazdušna vozila obično nemaju menjač, jer vazdušni motor odmah proizvodi maksimalni obrtni moment - čak i kada je u stanju mirovanja. Osim toga, vazdušni motor praktički ne zahtijeva preventivno održavanje: standardna kilometraža između dva tehnička pregleda je 100 hiljada km, a ulje - litar ulja je dovoljan za 50 hiljada km (za običan automobil bi bilo potrebno oko 30 litara ulja).
Tata OneCAT ima 700cc četvorocilindrični motor i težak je samo 35 kg. Radi na principu miješanja komprimovanog zraka sa vanjskim, atmosferskim zrakom. Ovaj pogonski agregat podsjeća na konvencionalni motor s unutarnjim sagorijevanjem, ali njegovi cilindri su različitih promjera - dva mala, pogonska i dva velika, radna. Kada motor radi, vanjski zrak se uvlači u male cilindre, tamo komprimira klipovima i zagrijava, a zatim gura u dva radna cilindra, gdje se miješa sa hladnim komprimiranim zrakom koji dolazi iz rezervoara. Kao rezultat toga, mješavina zraka se širi i pokreće radne klipove, koji zauzvrat pokreću radilicu motora.
Pošto u takvom motoru nema sagorevanja, izlaz je samo ispušni, čist vazduh.
Izračunavši ukupnu energetsku efikasnost u lancu "rafinerija nafte - automobil" za tri vrste pogona - benzinski, električni i vazdušni, programeri su otkrili da je efikasnost vazdušnog pogona 20%, što je više od dva puta više od efikasnost standardnog benzinskog motora i jedan i po puta - efikasnost električnog pogona. Osim toga, komprimirani zrak se može skladištiti za buduću upotrebu koristeći nestabilne obnovljive izvore energije, kao što su vjetrogeneratori - tada se može postići još veća efikasnost.
Kako napominju programeri, kada temperatura padne na -20C, rezerva energije pneumatskog pogona se smanjuje za 10% bez ikakvih drugih štetnih učinaka na njegov rad, dok se energetska rezerva električnih baterija smanjuje za otprilike 2 puta.
Osim toga, izduvni zrak iz zračnog motora ima nisku temperaturu i može se koristiti za hlađenje unutrašnjosti vozila u vrućim danima. Vlasnik Tata OneCAT-a morat će trošiti energiju samo na grijanje automobila tokom hladne sezone.
Tata OneCAT, koji se odlikuje jednostavnošću dizajna, razvijen je prvenstveno za upotrebu u taksiju. objavljeno
