Parmi les principaux domaines de recherche en ingénierie figurent les véhicules électriques, les véhicules hybrides et les véhicules à hydrogène. L'hydrogène carburant et d'autres technologies accessibles au public pour produire de l'énergie bon marché sont strictement interdites par les monopoles pétroliers et industriels mondiaux. Cependant, les progrès ne peuvent être arrêtés et c'est pourquoi certaines entreprises et particuliers passionnés continuent de créer des véhicules uniques.
Le sujet de conversation d'aujourd'hui concerne spécifiquement les véhicules pneumatiques. La voiture pneumatique est en quelque sorte une continuation du thème de la voiture à vapeur, l'une des nombreuses branches d'utilisation des moteurs fonctionnant grâce à la différence de pression des gaz. À propos, la machine à vapeur a été inventée bien avant l'apparition de la première machine à vapeur, James Watt, il y a plus de 2 000 ans, par Héron d'Alexandrie. L'idée de Heron a été développée et incarnée dans une petite charrette par le belge Ferdinand Verbiest en 1668.
L'histoire de la création de la voiture ne nous transmet pas beaucoup d'informations sur le succès et tentatives infructueuses les inventeurs ont utilisé un mécanisme simple et bon marché comme moteur. Au début, il y a eu des tentatives pour utiliser la force d'un gros ressort et la force d'un volant d'inertie. Ces mécanismes ont solidement établi leur place dans les jouets pour enfants. Mais les utiliser comme moteur de voiture pleine grandeur semble frivole. Toutefois, ces tentatives se poursuivent et il semble que dans un avenir proche, voitures inhabituelles pourra rivaliser en toute confiance avec les voitures équipées de moteurs à combustion interne.
Malgré l'apparente futilité de ce domaine de travail dans le domaine du transport routier, le véhicule pneumatique présente de nombreux avantages. C'est l'extrême simplicité et fiabilité de la conception, sa durabilité et faible coût. Ce moteur est silencieux et ne pollue pas l'air. Apparemment, tout cela attire de nombreux partisans de ce type de transport.
L'idée d'utiliser l'air comprimé pour entraîner des machines et des moyens de transport est née il y a longtemps et a été brevetée en Grande-Bretagne en 1799. Apparemment, cela est né du désir de simplifier au maximum la machine à vapeur et de la rendre extrêmement compacte pour une utilisation dans une voiture. Utilisation pratique 
Le moteur pneumatique a été introduit en Amérique en 1875. Des locomotives minières y ont été construites, qui fonctionnaient sur air comprimé. La première voiture de tourisme équipée d'un moteur pneumatique a été présentée pour la première fois en 1932 à Los Angeles.
Avec l'avènement de la machine à vapeur, les inventeurs ont tenté de l'installer sur des « chariots autonomes », mais la chaudière à vapeur encombrante et lourde s'est avérée inadaptée à ce type de transport.
Des tentatives ont été faites pour utiliser un moteur électrique et des batteries pour les véhicules automoteurs, avec un certain succès, mais le moteur combustion interne s'est avéré hors compétition à ce moment-là. En raison de la concurrence féroce entre lui et machine à vapeur, le moteur à combustion interne a quand même gagné. 
Malgré de nombreux défauts, ce moteur domine encore aujourd’hui dans de nombreux domaines de l’activité humaine, dont tous les types de transports. Les défauts du moteur à combustion interne et la nécessité de lui trouver un remplaçant digne sont de plus en plus évoqués dans les milieux scientifiques et écrits dans diverses publications populaires, mais toutes les tentatives visant à lancer de nouvelles technologies dans production de masse, sont rigidement bloqués.
Les ingénieurs et les inventeurs créent les moteurs les plus intéressants et les plus prometteurs, capables de remplacer complètement les moteurs à combustion interne, mais les monopoles pétroliers et industriels mondiaux utilisent leur influence pour empêcher l'abandon des moteurs à combustion interne et l'utilisation de nouvelles sources d'énergie alternatives. 
Et pourtant, les tentatives visant à créer une voiture de série sans moteur à combustion interne ou avec son utilisation partielle et secondaire se poursuivent.
L'entreprise indienne Tata Motors s'apprête à lancer la production en série d'une petite citadine, la Tata AIRPOD, dont le moteur fonctionne à l'air comprimé.
Les Américains préparent également une voiture CityCAT à six places pour la production en série, 
alimenté par de l'air comprimé. D'une longueur de 4,1 m. et une largeur de 1,82 m., la voiture pèse 850 kilogrammes. Il peut atteindre des vitesses allant jusqu’à 56 km/h et parcourir une distance allant jusqu’à 60 kilomètres. Les indicateurs sont très modestes, mais tout à fait supportables pour la ville, compte tenu des nombreux avantages de la voiture et de son très faible coût.
Quiconque possède une voiture ou est impliqué dans le transport routier sait très bien à quel point une voiture moderne est structurellement complexe. moteur de voiture combustion interne. Outre le fait que le moteur lui-même est structurellement assez complexe, il nécessite un système de dosage et d'injection de carburant, un système d'allumage, un démarreur, un système de refroidissement, un silencieux, un mécanisme d'embrayage, une boîte de vitesses et une transmission complexe.
Tout cela rend le moteur coûteux, peu fiable, de courte durée et peu pratique. Sans parler du fait que les gaz d’échappement empoisonnent l’air et l’environnement. 
Un moteur pneumatique est exactement le contraire d’un moteur à combustion interne. Il est extrêmement simple, compact, silencieux, fiable et durable. Si nécessaire, il peut même être placé dans les roues d'une voiture. Un inconvénient important de ce moteur, qui ne permet pas son utilisation libre dans les véhicules, est le kilométrage limité d'un seul ravitaillement.
Pour augmenter l'autonomie d'un véhicule pneumatique, vous devez augmenter le volume des cylindres d'air et augmenter la pression d'air dans les cylindres. Les deux ont des restrictions strictes sur les dimensions, le poids et la résistance des cylindres. Peut-être qu'un jour ces problèmes seront résolus, mais pour l'instant, des systèmes de propulsion dits hybrides sont utilisés.
En particulier, pour un véhicule pneumatique il est proposé d'utiliser moteur de faible puissance combustion interne, qui pompe constamment de l'air dans les cylindres de travail. Le moteur tourne constamment, pompe de l'air dans les cylindres et ne s'éteint que lorsque la pression dans les cylindres atteint sa valeur maximale. Cette solution permet de réduire considérablement la consommation d'essence, les émissions de monoxyde de carbone dans l'atmosphère et d'augmenter l'autonomie du véhicule pneumatique. 
Un tel système hybride est universel et utilisé avec succès, y compris dans les véhicules électriques. La seule différence est qu'au lieu d'une bouteille d'air comprimé, vous utilisez pile électrique, et au lieu d'un moteur pneumatique - un moteur électrique. Le moteur à combustion interne de faible puissance tourne générateur électrique, qui recharge les batteries, qui à leur tour alimentent les moteurs électriques.
L'essence de tout circuit hybride est de reconstituer l'énergie consommée à l'aide d'un moteur à combustion interne. Cela permet l'utilisation d'un moteur de puissance inférieure. Il fonctionne dans le mode le plus avantageux et consomme moins de carburant, ce qui signifie qu'il émet moins de substances toxiques. Une voiture pneumatique ou une voiture électrique a la possibilité d'augmenter le kilométrage, car l'énergie dépensée est partiellement reconstituée directement pendant la conduite. 
Lors des arrêts fréquents aux feux tricolores, en roue libre et en descente de pentes, le moteur de traction ne consomme pas d'énergie et les cylindres ou batteries sont rechargés proprement. Lors de longs arrêts, il est préférable de reconstituer les réserves d'énergie auprès d'une station-service standard.
Imaginez que vous êtes arrivé au travail, que la voiture est garée et que le moteur continue de tourner, reconstituant les réserves d'énergie dans les cylindres. Cela annulera-t-il tous les avantages d’une voiture hybride ? Va-t-il s'avérer que les économies d'essence ne seront pas aussi importantes que nous le souhaiterions ?
À l'époque de ma lointaine jeunesse, j'ai aussi pensé à un moteur pneumatique pour une voiture faite maison. Seule la direction de ma recherche était de nature chimique. Je voulais trouver une substance qui réagirait violemment avec l'eau ou une autre substance, libérant des gaz. Ensuite, je n’ai rien trouvé de convenable et l’idée a été abandonnée pour toujours.
Mais une autre idée est apparue - pourquoi pas haute pression l'air n'utilise-t-il pas d'aspirateur ? Si une bouteille d'air comprimé est endommagée de quelque manière que ce soit ou si la pression de l'air dépasse la limite autorisée, cela entraîne sa destruction instantanée, comme une explosion. Cela ne menace pas un cylindre à vide, il peut simplement être aplati par la pression atmosphérique.
Pour obtenir une pression élevée dans le cylindre, environ 300 bars, il faut un compresseur spécial. Pour obtenir le vide dans le cylindre, il suffit d'y laisser entrer une partie de la vapeur d'eau ordinaire. La vapeur refroidie se transformera en eau, dont le volume diminuera de 1600 fois et... l'objectif est atteint, un vide partiel est obtenu. Pourquoi partiel ? Oui, car tous les cylindres ne résistent pas à un vide profond. 
Alors tout est simple. Pour qu'une voiture puisse rouler le plus loin possible avec un seul cylindre, il est nécessaire de fournir de la vapeur, et non de l'air, au moteur pneumatique. Une fois le travail terminé, la vapeur traverse le système de refroidissement, où elle se refroidit, se transforme en eau et pénètre dans un cylindre à vide. Autrement dit, si de la vapeur, disons 1 600 cm3, traverse le moteur, alors seulement 1 cm3 d’eau entrera dans le cylindre. Ainsi, seule une petite quantité d'eau pénètre dans le cylindre à vide et sa durée de fonctionnement est plusieurs fois augmentée.
Revenons cependant à nos véhicules pneumatiques. La société indienne Tata Motors va produire en série une citadine compacte fonctionnant à l'air comprimé. L'entreprise affirme que son véhicule pneumatique est capable d'accélérer jusqu'à 70 km/h et de parcourir jusqu'à 200 kilomètres avec un seul ravitaillement.
À leur tour, les Américains préparent également un véhicule pneumatique CityCAT à six places pour la production en série. Les caractéristiques indiquées indiquent que la voiture sera capable d'accélérer jusqu'à 80 km/h et que l'autonomie sera de 130 km. Un autre véhicule pneumatique de la société américaine MDI, le petit MiniCAT trois places, devrait également être lancé en série.
De nombreuses entreprises se sont intéressées aux véhicules pneumatiques. L'Australie, la France, le Mexique et plusieurs autres pays sont également prêts à se lancer dans la production de ce mode de transport encore inhabituel mais encourageant. Le moteur thermique devra encore quitter l’arène et laisser sa place à un autre moteur, plus simple et plus fiable. Il est difficile de dire quand cela se produira, mais cela arrivera certainement. Le progrès ne peut pas rester immobile.
Développée par la société française Motor Development International (MDI), la machine baptisée AIRPod est entraînée par de l'air comprimé. Bien qu'il soit produit depuis 2009, il n'a longtemps suscité chez tout le monde (à l'exception peut-être des fans écologistes) qu'un sourire condescendant. En effet, au départ, il ne pouvait fonctionner que dans des climats chauds : le moteur pneumatique à hélice développé au début des années 1990 ne démarrait pas lorsque basses températures. Et bien qu'aujourd'hui un système de chauffage à air comprimé ait déjà été développé, élargissant la géographie d'utilisation de l'AIRPod, il ne peut être acheté qu'à Hawaï (État américain).
Road show
Au printemps 2015, la société indépendante ZPM (Zero Pollution Motor) a organisé un road-show public en prime time sur la chaîne de télévision américaine ABC afin d'attirer les investisseurs (littéralement traduit en russe par « road show »). ZPM a acheté aux Français le droit de produire et de vendre le nouveau modèle AIRPod - jusqu'à présent uniquement à Hawaï, choisi comme « marché de lancement ».
Présentation d'un projet d'usine de production de produits respectueux de l'environnement voitures propres deux actionnaires de ZPM sont le célèbre chanteur américain Pat Boone (l'apogée de sa carrière se situe dans les années 1950) et le producteur de films Eitan Tucker (« Shrek », « Sept ans au Tibet », etc.). Ils ont offert aux investisseurs potentiels (appelés « business angels ») 50 % des actions de ZPM pour 5 millions de dollars.
Les investisseurs n’étaient pas pressés de débourser de l’argent. Dans le même temps, Robert Herjavec, propriétaire et fondateur de la société informatique canadienne Herjavec Group, considérée comme la plus prometteuse d'entre elles, a déclaré qu'il était intéressé par les ventes d'AIRPod non pas dans un État en particulier, mais dans l'ensemble des États-Unis. La direction de ZPM négocie donc actuellement avec les Français pour élargir le territoire de vente.
Dans la plupart des pays du monde, les voitures à moteur à combustion interne restent le principal moyen de transport. Dans les pays du « milliard d'or », où les besoins en voitures sont beaucoup plus élevés, la situation est différente : les voitures fonctionnant à l'électricité et à d'autres carburants alternatifs deviennent désormais la principale direction de la production.
Cependant, l'émergence du véhicule électrique comme nouveau standard dans l'industrie automobile n'a pas arrêté l'initiative des scientifiques et des développeurs de nouveaux types. Véhicule.
Au cours des vingt dernières années, de nombreux prototypes de voitures différents ont été créés à travers le monde : hydrogène carburant, biocarburant, panneaux solaires, etc. Cependant, on ne peut affirmer avec certitude qu’aucune de ces alternatives n’a de réelles chances de concurrencer les solutions « traditionnelles ». voitures à essence et les véhicules électriques.
Le problème ici est que le facteur décisif est toujours la simplicité et le faible coût de production, et si l'alternative n'est pas rentable, alors tous ses autres avantages n'ont plus d'importance particulière.
Dans une telle situation, des expériences de grande envergure constructeurs automobiles ont de bien plus grandes chances d’être reconnus et produits en masse. Un exemple d'un tel développement est l'Air Hybrid, une unité hybride innovante composée d'un moteur à combustion interne avancé et d'un compresseur hydraulique, conçue et développée par PSA. Peugeot Citroën.
Cette entreprise française, qui combinait le potentiel de deux constructeurs automobiles de renom, visait à créer un nouveau type de moteur dans lequel l'air comprimé serait utilisé à la place de l'électricité. Air Hybrid marque l’aboutissement de la prochaine étape du programme de l’entreprise, qui vise à réduire la consommation de carburant des voitures de la marque à un niveau record de 2 litres aux 100 kilomètres.
La nature révolutionnaire de l'Air Hybrid est qu'un tel moteur peut fonctionner simultanément selon trois modes - uniquement à l'air comprimé, à l'essence, ainsi qu'à l'air et à l'essence simultanément. L’un des principaux avantages de cette solution est une réduction significative du poids, qui constitue également un facteur important d’économie de carburant.
Le système hydraulique est non seulement moins lourd, mais il est également beaucoup moins cher à fabriquer qu'un système traditionnel comprenant batteries rechargeables. De plus, l'hydraulique est plus fiable - cela rend de nombreux complexes systèmes électroniques, qui dans voiture ordinaire trop nombreux et qui contrôlent tout, du démarrage du moteur à l'alcootest intégré.
Il convient de noter que les alcootests professionnels intégrés qui testent le conducteur avant de démarrer le moteur sont une solution populaire parmi de nombreux Fabricants européens voitures.
Nouveau moteur hybride de Peugeot Citroën se compose de moteur à essence, une transmission de type épicycloïdal adaptée, où au lieu de moteur électrique Un compresseur hydraulique sera utilisé.
Dans le prototype, deux cylindres contenant de l'air comprimé sont placés sous le plancher de la voiture : l'un à basse pression et l'autre à haute pression.
Grâce à l'air comprimé, une telle voiture peut rouler à des vitesses allant jusqu'à 70 km/h, ce qui est optimal pour se déplacer en ville. Lorsque vous devez augmenter la vitesse, vous pouvez passer au moteur à essence et, pour une accélération extrême, les moteurs travaillent ensemble.
Il y a plusieurs années, la nouvelle s'est répandue dans le monde entier que la société indienne Tata allait lancer une série de voitures propulsées à l'air comprimé. Les plans restaient des plans, mais voitures pneumatiques sont clairement devenus une tendance : chaque année plusieurs projets tout à fait viables apparaissent, et société Peugeot en 2016, il était prévu de mettre un hybride aérien sur le convoyeur. Pourquoi les voitures pneumatiques sont-elles soudainement devenues à la mode ?
Tout ce qui est nouveau est bien oublié. Ainsi, à la fin du XIXe siècle, les voitures électriques étaient plus populaires que leurs homologues à essence, puis elles ont survécu à un siècle d'oubli, puis « renaissent de leurs cendres ». Il en va de même pour les équipements pneumatiques. En 1879, le pionnier français de l'aviation Victor Tatin a conçu l'A? avion, qui était censé s'élever dans les airs grâce à un moteur à air comprimé. Le modèle de cette machine a volé avec succès, bien que taille réelle l'avion n'a pas été construit.
L'ancêtre des moteurs pneumatiques transport terrestre est devenu un autre Français, Louis Mekarski, qui a développé un groupe motopropulseur similaire pour les tramways parisiens et nantais. Nantes testa les machines à la fin des années 1870 et, en 1900, Mekarski possédait une flotte de 96 tramways, prouvant l'efficacité du système. Par la suite, la « flotte » pneumatique a été remplacée par une flotte électrique, mais un début avait été fait. Plus tard, les locomotives pneumatiques ont trouvé un domaine étroit d'application généralisée : l'exploitation minière. Dans le même temps, des tentatives ont commencé pour installer un moteur pneumatique sur une voiture. Mais jusqu’au début du XXIe siècle, ces tentatives sont restées isolées et ne méritaient pas l’attention.
Avantages : non émissions nocives, la possibilité de faire le plein d'une voiture à domicile, un faible coût dû à la simplicité de conception du moteur, la possibilité d'utiliser un récupérateur d'énergie (par exemple, compression et accumulation d'air supplémentaire dues au freinage de la voiture). Inconvénients : faible rendement (5−7 %) et densité énergétique ; la nécessité d'un échangeur de chaleur externe, car lorsque la pression de l'air diminue, le moteur est considérablement trop refroidi ; faibles indicateurs de performance des véhicules pneumatiques.
Avantages de l'air
Un moteur pneumatique (ou, comme on dit, un cylindre pneumatique) convertit l'énergie de l'air en expansion en travail mécanique. Son principe de fonctionnement est similaire à celui d'un système hydraulique. Le « cœur » du moteur pneumatique est le piston auquel la tige est fixée ; un ressort est enroulé autour de la tige. L'air entrant dans la chambre, avec une pression croissante, surmonte la résistance du ressort et déplace le piston. Pendant la phase d'échappement, lorsque la pression de l'air chute, le ressort ramène le piston à sa position d'origine - et le cycle se répète. Un vérin pneumatique peut très bien être qualifié de « moteur interne sans combustion ».
Un schéma de membrane plus courant est celui où le rôle de cylindre est joué par une membrane flexible, à laquelle une tige avec un ressort est fixée de la même manière. Son avantage est qu'il ne nécessite pas une telle précision dans l'ajustement des éléments mobiles ; il ne nécessite pas lubrifiants, et l'étanchéité de la chambre de travail augmente. Il existe également des moteurs pneumatiques rotatifs (à plaques) - analogues des moteurs à combustion interne Wankel.
La petite voiture pneumatique trois places de la société française MDI a été présentée au grand public à Salon de l'Automobile de Genève 2009. Il a le droit de circuler sur des pistes cyclables dédiées et n'exige pas le permis de conduire. Peut-être la voiture pneumatique la plus prometteuse.
Les principaux avantages du moteur pneumatique sont son respect de l'environnement et son faible coût en « carburant ». En fait, en raison de leur nature sans déchets, les locomotives pneumatiques se sont répandues dans l'industrie minière : lors de l'utilisation d'un moteur à combustion interne dans un espace confiné, l'air se pollue rapidement, ce qui aggrave considérablement les conditions de travail. Les gaz d'échappement d'un moteur pneumatique sont de l'air ordinaire.
L'un des inconvénients d'un vérin pneumatique est sa densité d'énergie relativement faible, c'est-à-dire la quantité d'énergie générée par unité de volume du fluide de travail. Comparez : l'air (à une pression de 30 MPa) a une densité énergétique d'environ 50 kWh par litre, et l'essence ordinaire - 9 411 kWh par litre ! Autrement dit, l’essence en tant que carburant est presque 200 fois plus efficace. Même en tenant compte du rendement peu élevé d'un moteur à essence, il produit au final environ 1 600 kWh par litre, ce qui est nettement supérieur aux performances d'un vérin pneumatique. Cela limite tous les indicateurs de performances des moteurs pneumatiques et des machines qu'ils entraînent (réserve de marche, vitesse, puissance, etc.). De plus, le moteur pneumatique a un rendement relativement faible - environ 5 à 7 % (contre 18 à 20 % pour un moteur à combustion interne).
Pneumatique du XXIe siècle
L'urgence des problèmes environnementaux au 21e siècle a contraint les ingénieurs à revenir à l'idée oubliée depuis longtemps d'utiliser un vérin pneumatique comme moteur pour un véhicule routier. En fait, une voiture pneumatique est plus respectueuse de l'environnement qu'une voiture électrique, dont les éléments de conception contiennent des substances nocives. environnement substances. Dans un vérin pneumatique, il y a de l'air et rien que de l'air.
Par conséquent, la principale tâche d'ingénierie était d'amener la voiture pneumatique à une forme dans laquelle elle pourrait rivaliser avec les voitures électriques en termes de caractéristiques opérationnelles et le coût. Il existe de nombreux pièges dans cette affaire. Par exemple, le problème de la déshydratation de l'air. S'il y a ne serait-ce qu'une goutte de liquide dans l'air comprimé, alors en raison d'un fort refroidissement lors de la dilatation du fluide de travail, celui-ci se transformera en glace et le moteur calera simplement (ou même nécessitera une réparation). L'air d'été normal contient environ 10 g de liquide pour 1 m 3, et lors du remplissage d'une bouteille, de l'énergie supplémentaire (environ 0,6 kWh) doit être dépensée pour la déshydratation - et cette énergie est irremplaçable. Ce facteur annule la possibilité d'un remplissage à domicile de haute qualité - les équipements de déshydratation ne peuvent pas être installés et utilisés à la maison. Et ce n'est qu'un des problèmes.
Néanmoins, le thème de la voiture pneumatique s’est avéré trop attrayant pour être oublié.
Sur un réservoir plein et complètement chargé air Peugeot 2008 Air hybride peut parcourir jusqu'à 1300 km.
Passer directement aux séries ?
Une des solutions pour minimiser les inconvénients d’un moteur pneumatique est d’alléger la voiture. En effet, une mini-voiture de ville n'a pas besoin d'une grande autonomie et d'une grande vitesse, mais indicateurs environnementaux jouent un rôle important dans la métropole. C’est exactement ce sur quoi comptent les ingénieurs franco-italiens. Compagnie automobile Development International, qui, au Salon automobile de Genève 2009, a présenté au monde le fauteuil roulant pneumatique MDI AIRpod et sa version plus sérieuse, le MDI OneFlowAir. MDI a commencé à « se battre » pour une voiture pneumatique en 2003, en présentant le concept Eolo Car, mais seulement dix ans plus tard, après avoir rencontré de nombreuses bosses, les Français sont parvenus à une solution acceptable pour la chaîne de montage.
MDI AIRpod est un croisement entre une voiture et une moto, un analogue direct d'un « fauteuil roulant », comme on l'appelait souvent en URSS. Grâce à un moteur pneumatique de 5,45 chevaux, la petite voiture à trois roues pesant seulement 220 kg peut accélérer jusqu'à 75 km/h, et son autonomie est de 100 km dans la version de base ou de 250 km dans une configuration plus sérieuse. Fait intéressant, l'AIRpod n'a pas de volant du tout - la voiture est contrôlée par un joystick. En théorie, il peut se déplacer aussi bien sur la voie publique que sur les pistes cyclables.
AIRpod a toutes les chances d'être produit en masse, car dans les villes dotées d'une infrastructure cyclable développée, comme Amsterdam, de telles machines peuvent être demandées. Un ravitaillement en vol dans une station spécialement équipée prend environ une minute et demie, et le coût du voyage est finalement d'environ 0,5 pour 100 km - cela ne peut tout simplement pas être moins cher. Néanmoins, la date annoncée pour la production en série (printemps 2014) est déjà dépassée et les choses sont toujours là. Peut-être que le MDI AIRpod apparaîtra dans les rues des villes européennes en 2015.
La moto tout-terrain, construite par l'Australien Dean Benstead sur un châssis Yamaha, est capable d'accélérer jusqu'à 140 km/h et de rouler sans arrêt pendant trois heures à une vitesse de 60 km/h. Le moteur pneumatique du système Angelo di Pietro ne pèse que 10 kg.
Le deuxième concept de pré-production est le célèbre projet du géant indien Tata, la voiture MiniCAT. Le projet a été lancé simultanément avec AIRpod, mais, contrairement aux Européens, les Indiens ont inclus dans le programme une microvoiture normale à part entière avec quatre roues, un coffre et un aménagement traditionnel (dans AIRpod, notez, les passagers et le conducteur sont assis avec leur dos à dos). Le poids de Tata est légèrement plus grand, 350 kg, vitesse maximum— 100 km/h, réserve de marche — 120 km, c'est-à-dire que MiniCAT dans son ensemble ressemble à une voiture et non à un jouet. Il est intéressant de noter que Tata n'a pas eu de difficulté à développer un moteur pneumatique à partir de zéro, mais a acquis pour 28 millions de dollars les droits d'utilisation des développements de MDI (ce qui a permis à ce dernier de rester à flot) et a amélioré le moteur pour propulser un véhicule plus gros. L'une des caractéristiques de cette technologie est l'utilisation de la chaleur dégagée lors du refroidissement de l'air en expansion pour réchauffer l'air lors du remplissage des bouteilles.
Initialement, Tata allait mettre le MiniCAT en production à la mi-2012 et produire environ 6 000 unités par an. Mais les tests se poursuivent et la production en série a été reportée à des temps meilleurs. Au cours de son développement, le concept a réussi à changer de nom (auparavant il s'appelait OneCAT) et de design, de sorte que personne ne sait quelle version sera finalement mise en vente. Il semble même que les représentants de Tata.
Sur deux roues
Plus un véhicule à air comprimé est léger, plus il est efficace en termes de performances opérationnelles et économiques. La conclusion logique de cette affirmation est : pourquoi ne pas fabriquer un scooter ou une moto ?
C'était la préoccupation de l'Australien Dean Benstead, qui en 2011 a montré au monde vélo de motocross O 2 Pursuit avec un groupe motopropulseur développé par Engineair. Ce dernier est spécialisé dans les moteurs pneumatiques rotatifs déjà mentionnés, développés par Angelo di Pietro. En fait, il s'agit d'une conception Wankel classique sans combustion - le rotor est entraîné par l'alimentation en air des chambres. Benstead a pris le chemin inverse lors du développement. Il a d'abord commandé un moteur à Engineair, puis a construit une moto autour de celui-ci, en utilisant un cadre et quelques éléments d'une Yamaha WR250R de production. La voiture s'est avérée étonnamment économe en énergie : elle parcourt 100 km avec un seul plein et, en théorie, atteint une vitesse maximale de 140 km/h. Ces indicateurs dépassent d'ailleurs ceux de nombreux motos électriques. Benstead a intelligemment joué sur la forme du cylindre, en l'insérant dans le cadre - cela a permis de gagner de la place ; le moteur est deux fois plus compact que son homologue à essence, et l'espace libre vous permet d'installer un deuxième cylindre, doublant ainsi le kilométrage de la moto.
Mais malheureusement, O 2 Pursuit n'est resté qu'un jouet ponctuel, bien qu'il ait été nominé pour un prestigieux prix d'invention créé par James Dyson. Deux ans plus tard, l’idée de Benstead est reprise par un autre Australien, Darby Bicheno, qui propose d’utiliser un design similaire pour créer non pas une moto, mais un véhicule purement urbain, un scooter. Son EcoMoto 2013 devrait être en métal et en bambou (pas de plastique), mais les choses n'ont pas encore progressé au-delà des rendus et des dessins.
En plus de Benstead et Bicheno, Evin I Yang a construit une voiture similaire en 2010 (son projet s'appelait Green Speed Air Motorcycle). Soit dit en passant, les trois concepteurs étaient étudiants au Royal Melbourne Institute of Technology, et donc leurs projets sont similaires, utilisent le même moteur et... n'ont aucune chance de réaliser une série, restant des travaux de recherche.
En 2011 voiture de sport Toyota Ku:Rin a établi un record du monde de vitesse pour les véhicules propulsés à l'air comprimé. Généralement, les voitures pneumatiques n'accélèrent pas à plus de 100-110 km/h, mais le concept Toyota a affiché un résultat officiel de 129,2 km/h. En raison de l'accent mis sur la vitesse, Ku: Rin ne pouvait parcourir que 3,2 km avec une seule charge, mais la voiture monoplace à trois roues n'en avait pas besoin de plus. Le record a été établi. Il est intéressant de noter qu'avant cela, le record n'était que de 75,2 km/h et avait été établi à Bonneville par la voiture Silver Rod conçue par l'Américain Derek McLeish à l'été 2010.
Les entreprises au début
Ce qui précède confirme que les voitures aériennes ont un avenir, mais probablement pas dans « forme pure" Pourtant, ils ont leurs limites. Le même MDI AIRpod a échoué à absolument tous les crash tests, car sa conception ultra-légère ne lui permettait pas de protéger correctement le conducteur et les passagers.
Mais utiliser les technologies pneumatiques comme source supplémentaireénergie dans voiture hybride est bien réel. A cet égard, Peugeot a annoncé qu'à partir de 2016, certains crossovers Peugeot 2008 seront produits en version hybride, dont l'un des éléments sera l'installation Hybrid Air. Ce système a été développé en collaboration avec Bosch ; son essence est que l'énergie du moteur à combustion interne ne sera pas stockée sous forme d'électricité (comme dans les hybrides conventionnels), mais dans des cylindres d'air comprimé. Les plans restent cependant des plans : pour le moment, l’installation n’est pas installée sur les voitures de série.
Peugeot 2008 Hybrid Air pourra se déplacer grâce à l'énergie d'un moteur à combustion interne, de l'air Unité de puissance ou des combinaisons de ceux-ci. Le système lui-même reconnaîtra quelle source d’énergie est la plus efficace dans une situation donnée. Dans le cycle urbain, en particulier, 80 % du temps, l'énergie de l'air comprimé sera utilisée - elle entraîne une pompe hydraulique qui fait tourner l'arbre lorsque le moteur à combustion interne est arrêté. Les économies totales de carburant grâce à ce programme atteindront jusqu'à 35 %. Lors d'un fonctionnement en air pur, la vitesse maximale du véhicule est limitée à 70 km/h.
Le concept Peugeot semble tout à fait viable. Compte tenu des avantages environnementaux, ces hybrides pourraient bien supplanter les électriques au cours des cinq à dix prochaines années. Et le monde deviendra un peu plus propre. Ou ce ne sera pas le cas.
Un groupe de nos spécialistes travaille au développement d'entraînements de mouvement pneumatiques dans le domaine de leur application dans transport routier et dans les entraînements de diverses machines de travail. Ils ont accompli un travail considérable dans ce sens, mais nous pouvons d'abord dire quelques mots sur la tendance mondiale actuelle dans ce domaine de travail.
Véhicules propulsés à l'air comprimé.
Le constructeur automobile indien Tata, explorant la possibilité de créer des véhicules de tourisme ultra-écologiques propulsés à l'air comprimé, a signé un accord avec la société française MDI, qui développe des véhicules respectueux de l'environnement. moteurs propres en utilisant uniquement de l'air comprimé comme carburant. Tata a acquis les droits sur ces technologies pour l'Inde et étudie actuellement où et comment elles peuvent être utilisées. Tata prépare depuis longtemps le public aux transports respectueux de l'environnement, de plus en plus répandus en Inde, où l'on connaît un véritable boom automobile.
"Ce concept de conduite est très intéressant", déclare le directeur général entreprise indienne Ravi Kant. L'entreprise recherchait des opportunités pour appliquer la technologie « air comprimé » aux applications mobiles et stationnaires, ajoute Kant.
Et voici une autre sensation des fabricants indiens. Ils lancent la production en série d'un modèle « Nano » baptisé OneCAT, qui n'aura plus de moteur à essence, mais un moteur pneumatique fonctionnant à l'air comprimé. Le prix indiqué pour ce nouveau produit révolutionnaire est d'environ cinq mille dollars. Il y a une batterie sous le siège conducteur de la Nano, et le passager avant est assis directement dessus. réservoir d'essence. Si vous remplissez une voiture d’air dans une station de compression, cela prendra trois à quatre minutes. Le « pompage » à l'aide d'un mini-compresseur fonctionnant depuis une prise dure trois à quatre heures. Le « carburant aérien » est relativement bon marché : si vous le convertissez en équivalent essence, il s'avère que la voiture consomme environ un litre aux 100 km.
Le micro-camion écologique Gator d'Engineair, le premier véhicule à air comprimé d'Australie à entrer en service commercial, a récemment commencé ses opérations à Melbourne. La capacité de charge de ce chariot est de 500 kg. Le volume des bouteilles d'air est de 105 litres. Le kilométrage sur une station-service est de 16 km. Dans ce cas, le ravitaillement prend quelques minutes. Recharger une voiture électrique similaire à partir du réseau prendrait des heures. De plus, les batteries sont plus chères que les cylindres, sont beaucoup plus lourdes et sont des polluants environnementaux après la fin de leur durée de vie et pendant leur fonctionnement.
Ce type de voiture fonctionne déjà dans les clubs de golf. Pour déplacer les joueurs sur le terrain le meilleur remède introuvable, car dans le rôle les gaz d'échappement le même air sort du véhicule pneumatique.
L'idée d'un entraînement pneumatique est simple : la machine est entraînée par quelque chose qui ne brûle pas dans les cylindres du moteur. mélange d'essence, et un puissant flux d'air provenant du cylindre (la pression dans le cylindre est d'environ 300 atmosphères). Ces voitures n'ont ni réservoir de carburant, ni batteries, ni panneaux solaires. Ils n’ont pas besoin d’hydrogène, de diesel ou d’essence. Fiabilité? Il n'y a presque rien à casser ici.
Voici comment organiser un trajet voiture de voyageurs selon le système Di Pietro. Deux moteurs pneumatiques rotatifs, un par roue. Et pas de transmission - après tout, le moteur pneumatique produit immédiatement un couple maximum - même en Stationnaire et tourne jusqu'à des vitesses assez décentes, il n'a donc pas besoin d'une transmission spéciale avec un rapport de démultiplication variable. Eh bien, la simplicité du design est un autre avantage de l’idée.
Le moteur pneumatique présente un autre avantage important : il ne nécessite pratiquement aucun entretien, le kilométrage standard entre deux contrôles techniques n'est pas inférieur à 100 000 kilomètres.
Le gros avantage d'un véhicule pneumatique est qu'il n'a pratiquement pas besoin d'huile - un litre de "lubrifiant" suffit au moteur pour 50 000 kilomètres (pour voiture ordinaire vous aurez besoin d'environ 30 litres d'huile). Le véhicule pneumatique n'a pas non plus besoin de climatisation - l'air évacué par le moteur a une température de zéro à quinze degrés Celsius. C'est largement suffisant pour refroidir l'intérieur, ce qui est important pour l'Inde chaude, où ils envisagent de sortir la voiture.
Le modèle CityCAT devrait être construit aux États-Unis. Il s'agit d'une voiture à six places avec un grand coffre. Le poids de la voiture sera de 850 kilogrammes, longueur - 4,1 m, largeur - 1,82 m, hauteur - 1,75 m. Cette voiture pourra parcourir jusqu'à 60 kilomètres en ville uniquement avec de l'air comprimé et pourra accélérer jusqu'à 56 kilomètres par heure.
4 cylindres, en fibre de carbone avec une coque en Kevlar, mesurant chacun 2 mètres de long et un quart de mètre de diamètre, situés sous le fond, contiennent 400 litres d'air comprimé sous une pression de 300 bars. L'air à haute pression y est soit pompé dans des stations de compression spéciales, soit produit par un compresseur embarqué lorsqu'il est connecté à une alimentation électrique standard de 220 volts. Dans le premier cas, le ravitaillement prend environ 2 minutes, dans le second, environ 3,5 heures. La consommation d'énergie dans les deux cas est d'environ 20 kW/h, ce qui, aux prix actuels de l'électricité, équivaut au prix d'un litre et demi d'essence. Une voiture à air comprimé présente de nombreux avantages par rapport à une voiture électrique : elle est beaucoup plus légère, se recharge deux fois plus vite et a une autonomie similaire.
Taxi pneumatique CityCAT et MiniCAT de Motor Development International.
Les développeurs de moteurs pneumatiques de la société MDI ont calculé l'efficacité totale de la chaîne raffinerie-véhicule pour trois types de propulsion : essence, électrique et pneumatique. Et il s'est avéré que l'efficacité de l'entraînement pneumatique est de 20 %, ce qui est plus de deux fois supérieur à l'efficacité de l'entraînement pneumatique standard. moteur à essence et une fois et demie l'efficacité de la propulsion électrique. De plus, le bilan environnemental est encore meilleur si vous utilisez des sources d’énergie renouvelables.
Pendant ce temps, selon MDI, rien qu'en France, plus de 60 000 précommandes de voiture aérienne. L'Autriche, la Chine, l'Égypte et Cuba envisagent de construire des usines pour sa production. Les autorités de la capitale mexicaine ont manifesté un grand intérêt pour le nouveau produit : comme vous le savez, Mexico est l'une des villes les plus polluées au monde, c'est pourquoi les maires de la ville ont l'intention de remplacer les 87 000 taxis à essence et diesel par des voitures françaises respectueuses de l'environnement. dès que possible.
Les analystes estiment qu'une voiture propulsée à l'air comprimé, quel que soit son créateur (Tata, Engineair, MDI ou autres), pourrait bien occuper une niche libre sur le marché, à l'instar des véhicules électriques que d'autres constructeurs ont déjà développés ou sont en train de tester.
Entraînement pneumatique, avantages et inconvénients. Conclusions tirées des travaux de nos spécialistes
Les machines à entraînement pneumatique sont un sujet qui n'est en fait pas aussi prometteur qu'en parlent les « experts » indiens, français ou américains, même s'il n'est pas dénué de certains avantages.
L'entraînement pneumatique lui-même ne résout pas le problème du carburant. Le fait est que la réserve d'énergie de l'air comprimé est très faible et qu'un tel entraînement est capable de résoudre efficacement problème de carburant uniquement pour certains types de véhicules : mini-voitures de tourisme et cargo, chariots élévateurs et les citadines les plus légères (par exemple, les taxis spéciaux). Et rien de plus, si nous parlons d'un entraînement purement pneumatique, et non d'un entraînement hybride (un entraînement hybride est un sujet parallèle, mais complètement distinct).
Lors du développement d'un entraînement pneumatique pour une machine, vous ne devez pas traiter du moteur pneumatique, mais de l'entraînement pneumatique - tout un système dans lequel le moteur pneumatique n'est que partie intégrante. Un bon entraînement pneumatique doit comprendre plusieurs composants distincts :
1. Le moteur pneumatique lui-même est un moteur multimode à piston ou rotatif (éventuellement de conception originale), fournissant une poussée spécifique (couple) élevée et variable à n'importe quelle vitesse et tout en maintenant un rendement volumétrique constamment élevé (80-90 %).
2. Un système de préparation de l'admission d'air comprimé dans les cylindres du moteur, qui fournit installation automatique pression, dosage et phasage des portions d'air dirigées dans les cylindres du moteur.
3. Unité automatique de contrôle de la charge et de la vitesse du véhicule pneumatique - contrôle le moteur pneumatique et le système de préparation de l'admission d'air comprimé dans ses cylindres conformément aux demandes de l'opérateur de la machine concernant la vitesse de son mouvement et la charge sur l'entraînement pneumatique.
Un tel entraînement pneumatique n'aura aucun caractéristiques constantes. Toutes ses caractéristiques - puissance, couple, vitesse de rotation - passent automatiquement de zéro au maximum en fonction des conditions de fonctionnement et de la charge à surmonter. De plus, il peut avoir une course réversible et un mécanisme de freinage forcé pneumatique tel qu'un ralentisseur.
Seule une telle approche intégrée pour résoudre le problème de l'entraînement pneumatique permettra de le rendre aussi efficace que possible, extrêmement économique et ne nécessitant pas l'utilisation de divers systèmes auxiliaires, comme un embrayage ou une boîte de vitesses. Il est également capable d'augmenter l'efficacité du système pneumatique de 15 à 30 % par rapport aux analogues mondiaux.
Pour une machine expérimentale à entraînement pneumatique, il est préférable d'utiliser un chariot élévateur spécialement conçu à cet effet. Cette machine pourra se montrer aussi bien en mouvement qu'en travail. Il est plus facile de fabriquer des panneaux de revêtement pour un chariot élévateur que de fabriquer une carrosserie de voiture, et de plus, une chargeuse est une machine fondamentalement lourde et le poids des cylindres en acier pour l'air comprimé ne l'interférera pas, et les cylindres légers en fibre de carbone-Kevlar à la première étape des travaux coûtera plus cher que la machine entière. Le fait que nous puissions utiliser des composants individuels de la machine provenant de chariots élévateurs en série jouera également un rôle, ce qui accélérera le travail.
De plus, un chariot élévateur est l'une des rares machines qui ont du sens à être fabriquées avec un entraînement pneumatique, notamment en tant que prototype.
Une telle machine à entraînement pneumatique présente certains avantages par rapport à ses homologues diesel et électriques : - en production de masse, elle sera moins chère à produire, - la réserve d'énergie dans les cylindres est similaire à la réserve d'énergie dans les batteries d'un chariot élévateur électrique, - le temps de charge des cylindres est de plusieurs minutes et le temps de charge des batteries est de - 6-8 heures, - l'entraînement pneumatique est pratiquement insensible aux changements de température ambiante - lorsque la température monte à +50º, la réserve d'énergie augmente de 10 % et avec une nouvelle augmentation de la température ambiante, la réserve d'énergie de l'entraînement pneumatique ne fait qu'augmenter, sans avoir d'effet néfaste (comme un moteur diesel, qui a tendance à surchauffer). Lorsque la température descend à -20º, la réserve d'énergie de l'entraînement pneumatique est réduite de 10 % sans aucun autre effet néfaste sur son fonctionnement, tandis que la réserve d'énergie des batteries électriques diminuera de 2 fois et qu'un moteur diesel ne pourra pas démarrer en un temps si froid. Lorsque la température ambiante descend jusqu'à -50º, les batteries et les moteurs diesel ne fonctionnent pratiquement pas sans astuces particulières, et l'entraînement pneumatique ne perd qu'environ 25 % de sa réserve d'énergie. - un tel entraînement pneumatique peut fournir une plage de fonctionnement de traction et de vitesse beaucoup plus large que moteurs de traction chariots élévateurs électriques ou convertisseurs de couple pour chariots élévateurs diesel.
L'infrastructure de ravitaillement et d'entretien des machines à entraînement pneumatique peut être créée beaucoup plus simplement qu'une infrastructure similaire pour les machines conventionnelles.
Le ravitaillement pneumatique ne nécessite pas la fourniture ni le traitement du carburant - il est autour de nous et absolument gratuit. Seule une alimentation électrique est nécessaire.
Le ravitaillement des véhicules pneumatiques dans chaque maison est une chose absolument réelle, seul le coût du ravitaillement d'un véhicule pneumatique à la maison sera légèrement plus élevé que dans une station pneumatique principale.
Quant à la recharge du véhicule pneumatique lors d'un freinage ou d'une descente (ce qu'on appelle la récupération d'énergie), alors raisons techniques C’est soit très difficile à réaliser, soit économiquement peu rentable.
Le problème de la récupération d’énergie pour les véhicules pneumatiques est beaucoup plus difficile à résoudre que pour les véhicules électriques.
Si l'on récupère de l'énergie (en utilisant le freinage de la voiture ou son freinage lors d'une descente de pente) à l'aide d'un générateur et d'un compresseur, alors la chaîne de récupération s'avère beaucoup plus longue : générateur - batterie - convertisseur - moteur électrique - compresseur. Dans ce cas, la puissance du récupérateur (le système de récupération dans son ensemble et tous ses composants séparément) doit être environ la moitié de la puissance du moteur pneumatique de la machine.
Dans un véhicule pneumatique, le mécanisme de récupération d’énergie est beaucoup plus complexe et coûteux que dans un véhicule électrique. En effet, le générateur du véhicule électrique, associé à la récupération d’énergie, restitue de l’énergie aux batteries à une tension stable, quel que soit le mode de freinage du véhicule. Dans ce cas, l'intensité du courant dépend du mode de freinage et ne joue pas un rôle particulier dans la recharge de la batterie. C'est ce processus qui est très difficile à réaliser dans un entraînement pneumatique.
Dans la récupération d'énergie par entraînement pneumatique, l'analogue de la tension est la pression, et l'analogue de l'intensité du courant est la performance du compresseur. Et ces deux grandeurs sont variables en fonction du mode de freinage.
Pour que ce soit plus clair, la récupération ne se produira pas si la pression dans les cylindres est de 300 atmosphères et que le compresseur dans le mode de freinage sélectionné ne crée que 200 atmosphères. Dans le même temps, le mode de freinage est sélectionné par le conducteur individuellement dans chaque cas spécifique et est adapté aux conditions de conduite, et non au fonctionnement efficace du récupérateur.
Il existe d'autres problèmes liés à la récupération d'énergie dans les véhicules pneumatiques.
Ainsi, l'entraînement pneumatique peut être utilisé dans une mesure assez limitée dans le développement d'une gamme très étroite de petites voitures - les mêmes chariots de livraison, mini-voitures de ville légères et de club.
Un modèle de microcar ou de microcargo ouvert, propulsé par de l'air comprimé. Un moyen de transport idéal pour les petites villes et villages des climats chauds. Échappement absolument propre - air pur et frais, qui peut être dirigé pour créer un microclimat pour les passagers. Un entraînement pneumatique automatisé hautement économique pour son mouvement garantit une efficacité maximale et une automatisation du contrôle de son mouvement, quels que soient les changements dans l'ampleur de la charge externe - résistance au mouvement. Le moteur pneumatique à couple variable d'origine ne nécessite pas de boîte de vitesses. L’efficacité de cet entraînement pneumatique est 20 % supérieure à celle des entraînements pneumatiques similaires existants d’autres développeurs et est aussi proche que possible de la limite théorique d’utilisation de l’énergie stockée dans l’air comprimé dans les cylindres de la machine.
