Двигатель воздух


Пневмопривод. Автомобили, работающие на сжатом воздухе.

Группа наших специалистов работает над разработкой пневматических приводов движения в области их применения на автомобильном транспорте и в приводах различных рабочих машин. Ими проделана огромная работа в этом направлении, но сначала можно сказать несколько слов о сегодняшней мировой тенденции в этом направлении работ.

Автомобили, работающие на сжатом воздухе.

Индийский автоконцерн Tata изучая возможность создания суперэкологичного легкового транспорта, работающего на сжатом воздухе, подписал соглашение с французской компанией MDI, которая разрабатывает экологически чистые двигатели, использующие в качестве топлива только сжатый воздух. Tata приобрела права на эти технологии для Индии и теперь изучает, где и как их можно использовать. Таtа уже давно готовила общественность к экологически чистому транспорту, который получает все большее распространение в Индии, где наблюдается настоящий автомобильный бум.

"Эта концепция как способ управления автомобилем очень интересна", – говорит управляющий директор индийской компании Рави Кант. Компания искала возможности для применения технологии "сжатого воздуха" для мобильных и стационарных целей, добавляет Кант.

И вот очередная сенсация от индийских производителей. Они запускают в серийное производство модель «Нано» по имени OneCAT, который будет иметь уже не бензиновый, а пневмомотор, работающий на сжатом воздухе. Заявленная цена революционной новинки — около пяти тысяч долларов. Под водительским сиденьем «Нано» стоит аккумулятор, а передний пассажир сидит прямо на топливном баке. Если заправлять автомобиль воздухом на компрессорной станции, это займет три-четыре минуты. «Подкачка» с помощью 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.

Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию, недавно приступил к своим обязанностям в Мельбурне. Грузоподъёмность этой тележки – 500 кг. Объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег на одной заправке – 16 км. При этом заправка занимает несколько минут. В то время, как зарядка аналогичного электромобиля от сети заняла бы часы. Кроме того, аккумуляторы дороже баллонов, намного тяжелее их и являются загрязнителями окружающей среды после выработки ресурса и в процессе эксплуатации.

Такого рода авто уже работают и в гольф-клубах. Для передвижения игроков по полю лучшего средства не найти, ведь в роли выхлопных газов у пневмомобиля выступает все тот же воздух.

Идея пневмопривода проста — в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). В этих автомобилях нет ни баков с топливом, ни аккумуляторов, ни солнечных батарей. Не нужны им ни водород, ни дизтопливо, ни бензин. Надёжность? Да тут почти нечему ломаться.

 

Так можно устроить привод легкового автомобиля по системе Ди Пьетро. Два роторных пневмодвигателя, по одному на колесо. И никакой трансмиссии – ведь пневмодвигатель выдаёт максимальный крутящий момент сразу – даже в неподвижном состоянии и раскручивается до вполне приличных оборотов, так что особой трансмиссии с переменным передаточным числом ему не нужно. Ну, а простота конструкции – это ещё один плюс в копилку всей идеи.

Воздушный двигатель имеет и ещё одно важное достоинство: он практически не требует профилактики, нормативный пробег между двумя техосмотрами составляет ни много ни мало 100 тысяч километров.

Большой плюс пневмомобиля и в том, что он практически не нуждается в масле — мотору хватит литра «смазки» на 50 тысяч километров пробега (для обычного авто потребуется порядка 30 литров масла). Не нужен пневмомобилю и кондиционер — отработанный мотором воздух имеет температуру от нуля до пятнадцати градусов Цельсия. Этого вполне достаточно для охлаждения салона, что для жаркой Индии, где планируют выпускать машину, немаловажно.

В Штатах должны строить модель CityCAT. Это шестиместная легковушка с большим багажником. Вес машинки составит 850 килограммов, длина — 4,1 м, ширина — 1,82 м, высота — 1,75 м. Это авто сможет проезжать в городе до 60 километров только на одном сжатом воздухе и сможет разгоняться до 56 километров в час.

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. Воздух высокого давления либо закачивается в них на специальных компрессорных станциях, либо производится бортовым компрессором при его подключении к стандартной электросети напряжением в 220 вольт. В первом случае заправка занимает около 2-х минут, во втором - около 3,5 часов. Энергозатраты в обоих случаях составляют около 20 кВт/ч, что при нынешних ценах на электроэнергию эквивалентно стоимости полутора литров бензина. Немало преимуществ имеет автомобиль на сжатом воздухе и перед электромобилем: он значительно легче, заряжается вдвое быстрее и обладает аналогичным запасом хода.

Пневматические CityCAT’s Taxi и MiniCAT’s от Motor Development International.

Разработчики воздушного двигателя из компании MDI подсчитали суммарный 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. Кроме того, экологический баланс выглядит и ещё лучше, если использовать возобновляемые источники энергии.

Между тем, по данным фирмы MDI, в одной лишь Франции уже собрано более 60-ти тысяч предварительных заказов на воздушный автомобиль. Построить у себя заводы по его производству намерены Австрия, Китай, Египет и Куба. Огромный интерес к новинке проявили власти мексиканской столицы: как известно, Мехико является одним из самых загазованных мегаполисов мира, поэтому отцы города намерены как можно скорее заменить все 87 тысяч бензиновых и дизельных такси экологически чистыми французскими автомобилями.

Аналитики считают, что автомобиль на сжатом воздухе, неважно кем он создан (Tata, Engineair, MDI либо другими), вполне может занять свободную нишу на рынке подобно электромобилям, которые уже разработали или только тестируют другие производители.

Пневмопривод, за и против. Выводы, сделанные на основе работы наших специалистов

Пневмоприводные машины – это тема, на самом деле, не настолько перспективна, как о ней говорят индийские, французские или американские «эксперты», хотя и не лишена некоторых плюсов.

Сам пневмопривод не решает проблемы с топливом. Дело в том, что запас энергии сжатого воздуха очень небольшой и такой привод способен эффективно решать топливную проблему лишь для некоторых типов машин: пассажирских и грузовых мини-каров, погрузчиков и наиболее легких городских автомобилей (например – специальных такси). И не более того, если говорить о чистом пневматическом, а не о гибридном приводе (гибридный привод – это параллельная, но абсолютно отдельная тема).

Разрабатывая пневмопривод машины, нужно заниматься не пневмодвигателем, а именно пневмоприводом – целой системой, в которой пневмодвигатель является лишь составной частью. Хороший пневмопривод должен включать в себя несколько отдельных узлов:

1. Собственно пневмодвигатель – поршневой или роторный многорежимный двигатель (возможно, оригинальной конструкции), обеспечивающий высокую и переменную удельную тягу (момент вращения) при любых оборотах и при сохранении стабильно высокого объемного КПД (80-90%).

2. Систему подготовки впуска сжатого воздуха в цилиндры двигателя, которая обеспечивает автоматическую установку давления, дозировки и фазировки порций воздуха, направляемого в цилиндры двигателя.

3. Автоматический блок контроля нагрузки и скорости пневмомобиля – управляет пневмодвигателем и системой подготовки впуска сжатого воздуха в его цилиндры в соответствии с запросами оператора машины на скорость ее движения и нагрузкой на пневмоприводе.

Такой пневмопривод не будет иметь ни одной постоянной характеристики. Все его характеристики – мощность, момент вращения, частота вращения – автоматически изменяются от нуля до максимума в зависимости от условий работы и преодолеваемой нагрузки. Кроме того он может обладать реверсивностью хода и пневматическим механизмом принудительного торможения типа ретардера.

Только такой комплексный подход к решению проблемы пневмопривода позволит сделать его максимально эффективным, предельно экономичным и не требующим применения различных вспомогательных систем, таких как муфта сцепления или коробка перемены передач. Он же в состоянии повысить экономичность пневмосистемы на 15-30% в сравнении с мировыми аналогами.

За опытную машину с пневмоприводом лучше всего использовать специально сконструированный для этого автопогрузчик. Эта машина сможет показать себя и в движении и в работе. Для автопогрузчика проще сделать облицовочные панели, чем изготовить кузов легкового автомобиля, а кроме того погрузчик – машина принципиально тяжелая и вес стальных баллонов под сжатый воздух ей не помешает, а легкие углепласт-кевларовые баллоны на первом этапе работ обойдутся дороже чем вся машина. Свою роль сыграет и то, что отдельные узлы машины мы сможем использовать от серийных автопогрузчиков, а это позволит ускорить работу.

Кроме того, автопогрузчик – это одна из немногих машин, которую есть смысл делать с пневмоприводом, тем более – в качестве опытного образца.

Такая машина с пневмоприводом имеет некоторые преимущества перед своими дизельными и электрическими аналогами: - при серийном изготовлении она окажется дешевле в производстве, - запас энергии в баллонах аналогичный запасу энергии в аккумуляторах электропогрузчика, - время зарядки баллонов – несколько минут, а время зарядки аккумуляторных батарей – 6-8 часов, - пневмопривод практически не чувствителен к изменению температуры окружающего воздуха – при повышении температуры до +50º запас энергии увеличивается на 10% и с дальнейшим повышением температуры окружающей среды запас энергии пневмопривода только возрастает, не оказывая вредного воздействия (как у дизеля, который склонен к перегреву). При снижении температуры до –20º запас энергии пневмопривода снижается на 10% без каких либо других вредных воздействий на его работу, в то время, как запас энергии электрических батарей уменьшится в 2 раза, а дизель на таком холоде может и не завестись. При снижении температуры окружающей среды до –50º аккумуляторные батареи и дизеля практически не работают без специальных ухищрений, а пневмопривод лишь теряет около 25% запаса энергии. - такой пневмопривод может обеспечивать гораздо больший тягово-скоростной диапазон работы, чем тяговые электродвигатели электропогрузчиков или гидротрансформаторы дизельных погрузчиков.

Инфраструктура заправки и обслуживания машин с пневмоприводом может быть создана гораздо проще, чем подобная инфраструктура для обычных машин.

Пневмозаправка не требует подвоза и переработки топлива – оно находится вокруг нас и абсолютно бесплатно. Требуется только подвод электроэнергии.

Заправки пневмомобилей в каждом доме – вещь абсолютно реальная, только себестоимость домашней заправки пневмомобиля будет несколько выше, чем на магистральной пневмостанции.

Что же касается дозарядки пневмомобиля при торможении или движении с горы (так называемая рекуперация энергии), то по техническим причинам это сделать или очень сложно или экономически не выгодно.

Проблему рекуперации энергии у пневмоприводных машин решить гораздо сложнее, чем у электромобилей.

Если рекуперировать энергию (используя торможение автомобиля или его притормаживание при движении с уклона) при помощи генератора и компрессора, то цепочка рекуперации получается значительно длиннее: генератор - аккумулятор - преобразователь - электродвигатель - компрессор. При этом мощность рекуператора (системы рекуперации в целом и всех ее составляющих по отдельности) должна составлять около половины мощности пневмодвигателя машины.

У пневмомобиля механизм рекуперации энергии значительно сложнее и дороже чем у электромобиля. Дело в том, что генератор электромобиля, связанный с рекуперацией энергии, независимо от режима торможения автомобиля, возвращает в аккумуляторы энергию при стабильном напряжении. При этом сила тока зависит от режима торможения и особой роли в подпитке аккумулятора не играет. Именно этот процесс очень трудно обеспечить в пневмоприводе.

В рекуперации энергии пневмопривода аналогом напряжению является давление, а аналогом силе тока - производительность компрессора. И обе эти величины являются переменными, зависящими от режима торможения.

Чтобы было понятнее, рекуперация не будет происходить, если давление в баллонах составляет 300 атмосфер, а компрессор в выбранном режиме торможения создает только 200 атмосфер. В то же время режим торможения выбирается водителем индивидуально в каждом конкретном случае и подстраивается под условия движения, а не под эффективную работу рекуператора.

Существуют и другие проблемы, связанные с рекуперацией энергии у пневмомобилей.

Так что пневмопривод может быть довольно ограниченно применен при разработке очень узкой гаммы небольших автомобильчиков – тех же развозных тележек-каров, легких городских и клубных миниавтомобилей.

Модель открытого микроавтомобиля или грузового микрокара, работающих на сжатом воздухе. Идеальное средство передвижения для небольших городов и поселков в зонах жаркого климата. Абсолютно чистый выхлоп – чистый прохладный воздух, который может быть направлен на создание микроклимата пассажирам. Высокоэкономичный автоматизированный пневмопривод ее хода обеспечивает максимальную эффективность и автоматизацию управления ее движением не зависимо от изменения величины внешней нагрузки – сопротивления движению. Оригинальный пневматический двигатель с изменяемым моментом вращения не нуждается в применении коробки передач. Эффективность этого пневматического привода на 20% выше, чем у существующих аналогичных пневматических приводов других разработчиков и максимально приближена к теоретическому пределу использования энергии, запасенной в сжатом воздухе в баллонах машины.

www.lawyersukraine.com

Воздухомобили. Автомобили, работающие на воздухе.

Воздух – неисчерпаем и бесплатен.  И, конечно же, использовать его, как  источник энергии, мечта многих инженеров любой отрасли.Идея применения сжатого воздуха для перемещения транспортных средств была запатентована еще в 1799 году. Однако первые попытки на практике были зафиксированы несколько позже. Эту идею смогли реализовать на практике только после создания прочных емкостей для сжатого воздуха. В 1865 году И.Ф. Александровский, инженер-самоучка, построил подводную лодку с двигателем инженера Барановского, который работал на сжатом воздухе. В качестве силовых агрегатов на лодке располагались два пневматических двигателя с приводом на гребной винт, мощностью 117 л. с. каждый. Воздух хранился в 200 чугунных баллонах, общим объемом 6 куб. м, давление в которых достигало 100 атмосфер. Кроме того, воздух использовался и для продувания цистерны главного балласта. Запас воздуха, по мнению изобретателя, должен был обеспечить трехчасовое плавание. Для пополнения запасов воздуха был предусмотрен компрессор. Также отработанный воздух использовался для дыхания находящихся внутри лодки. Однако, несмотря на ряд успешных испытаний, в 1871 году подлодка затонула.В 1879 году во французском городке Нант на линию общественного транспорта был выпущен трамвай, передвигающийся при помощи двигателя, работающего на сжатом воздухе. А в 1932 году в Лос-Анджелесе был представлен первый экспериментальный автомобиль с таким мотором.Однако в то время, когда о загрязнении окружающей среды особо не задумывались, а нефть на рынках не стоила столько, сколько сегодня, пневмодвигатели не смогли конкурировать с бензиновыми.И вот спустя три четверти века, когда экологи беспрерывно повторяют о  загрязнении окружающей среды, к идее двигателя, работающего на воздухе, вернулся французский инженер Гай Негре, разрабатывающий пусковые устройства для авиационных двигателей и моторов болидов "Формулы-1".Принцип работы его двигателя заключается в следующем. Предварительно сжатый воздух подается в малый цилиндр, где дополнительно сжимается до давления 20 Бар и тем самым нагревается до температуры 400 градусов. После уже горячий воздух направляется в камеру, в которую также под давлением подается холодный сжатый воздух. Общая полученная смесь резко нагревается и расширяется, повышая давление в большом цилиндре. Под действием образовавшегося давления поршень перемещается и  толкает коленчатый вал.Почти как в двигателе внутреннего сгорания.Свой двигатель Негрэ назвал Zero  Pollution. В переводе это значит – "нулевое загрязнение".В 2000 году на выставке Auto Africa  Expo2000 французская компания MDI (Motor Development International) даже представила вполне реальный, готовый к производству и эксплуатации автомобиль с мотором Гая Негре. В техническом описании указывалось, что он способен на одной заправке проехать около 200 км со скоростью до 130 км/ч. Баллоны с воздухом располагаются под днищем машины и имеют объем 300 л. Стоимость подобной поездки для владельца, по расчетам создателей этого автомобиля, получившего название e.Volution, должна равняться  30 центам.Примечательно, что заправляться такие машины способны не только на специальных станциях. Установленный на пневмодвигателе электромотор превращает его в компрессор, и тот накачивает специальные резервуары. В условиях, когда пневмодвигатель питается воздухом, а не накачивает его, электромотор играет роль генератора. Таким образом, подключив машину к электрической розетке, баллоны воздухом можно наполнить самостоятельно. Вот только в этом случае полная заправка занимает несколько часов, в то время как от колонки этот процесс длится всего несколько минут.Однако тогда до дела так и не дошло.А вот в Австралии в 2004 году автомобили с пневмодвигателями все же приступили к своим прямым обязанностям. Компанией Engineair под руководством Анджело Ди Пьетро был построен небольшой грузовик с мотором, работающим на сжатом воздухе.В отличие от разработки французского инженера, пневмодвигатель, которым оснащается грузовичок с названием John Deere Gator, цилиндров не имеет. Мотор представляет собой корпус, внутри которого вращается кольцо, опирающееся  на два ролика, установленных на валу  эксцентрично. При помощи специальной системы регулируется распределение воздуха по камерам, образованным  лепестками. Таким образом, камеры  изменяя свой объем, вращают ротор,  а тот передает усилие на колеса. Благодаря тому, что этот двигатель  развивает максимальный крутящий момент с самых низких оборотов и способен раскручиваться до довольно высоких  оборотов, его можно устанавливать на  автомобиль без коробок передач.Двигатель Ди Пьетро развивает 25 л. с., и на одной зарядке автомобили с таким мотором способны проехать около 200 км в городских условиях. В этом году к идее создания экологически чистого автомобиля подключились и американцы из компании Zero Pollution Motors. Для своей техники они выбрали пневмодвигатели Гая Негре. В данном случае, моторы уже несколько отличаются от его первых разработок. Кроме работы исключительно на сжатом воздухе, они способны дополнительно употреблять небольшое количество топлива (бензин, дизель, спирт, метан). В данном случае применение горючего позволяет повысить температуру воздуха, а значит и его давление, увеличив тем самым мощность мотора. Кроме того, эти моторы позволяют экономить воздух, а расход горючего составляет всего 2,2 л/100 км. Мощность мотора, получившего название Dual Energy достигает 75 л. с.CityCAT – так назвали свое детище американские инженеры, укомплектованный двигателем Dual Energy, способен разгонятся до скорости 56 км/ч исключительно при помощи воздуха и до  155 км/ч в случае использования горючего. Для облегчения автомобиля воздух, необходимый для работы двигателя, заправляется в специальные легкие баллоны из карбона. К числу других плюсов этого мотора можно также отнести и периодичность замены масла, которая составляет 50 тыс. км.Предварительная стоимость городского автомобиля от Zero Pollution Motors находится на отметке 17 800 долл.И все же насколько бы такие автомобили не выглядели курьезными, они имеют ряд неоспоримых преимуществ по отношению к развиваемым последнее время электромобилям и машинам на топливных элементах, основное из которых – цена. Воздухомобили гораздо дешевле. Построить специализированные заправки гораздо проще и, в конце концов, это экологически чистый вид транспорта. Несмотря на то что пробеги этих автомобилей не так уж и велики, а их моторы развивают скромную мощность, во многих случаях этого достаточно. Например, при работе на складских территориях или даже при эксплуатации в городе.

Пневмодвигатель Гая Негре

e.Volution. По заявлению создателей, себестоимость десятичасовой поездки (на столько хватает запаса воздуха, при средней скорости движения 80 км/ч) на таком автомобиле обходится всего в 30 центов

Пневмодвигатель Анджело Ди Пьетро

Двигатели Анджело Ди Пьетро можно располагать таким образом, экономя при этом на коробке передач

Некоторые энтузиасты, не дожидаясь серийного выхода воздухомобилей, сами строят транспортные средства с двигателями, работающими на сжатом воздухе

Грузовичок John Deere Gator с пневмодвигателем уже несколько лет трудится в автопарке Мельбурна

CityCAT. Выглядит этот автомобиль не очень презентабельно, зато перемещаться на нем можно почти бесплатно

Взял тут

zavgar.info

Автомобили на сжатом воздухе

То, что пневмомобили смогут стать полноценной заменой бензиновому и дизельному транспорту, пока вызывает сомнения. Однако у двигателей, работающих на сжатом воздухе есть свой безусловный потенциал.Автомобили на сжатом воздухе используют электрический насос – компрессор для сжатия воздуха до высокого давления (300 – 350 Атм.) и аккумулируют его в резервуаре. Используя его для движения поршней, на подобии двигателя внутреннего сгорания, выполняется работа и автомобиль движется на экологически чистой энергии.

1. Новизна технологии

Несмотря на то, что автомобиль с воздушным двигателем кажется инновационной и даже футуристической разработкой, сила воздуха использовалась в управлении автомобилями еще в конце девятнадцатого – начале двадцатого века. Однако точкой отсчета в истории развития воздушных двигателей нужно считать семнадцатый век и разработки Дэни Папина для Академии наук Великобритании. Таким образом, принцип работы воздушного двигателя открыт более трехсот лет назад, и тем более странным кажется тот факт, что эта технология так долго не находила применения в автомобильной промышленности.

2. Эволюция автомобилей с воздушным двигателем

Первоначально двигатели, работающие на сжатом воздухе, использовались в общественном транспорте. В 1872 году Луи Мекарски создал первый пневматический трамвай. Затем, в 1898 году Хоудли и Найт усовершенствовали конструкцию, продлив цикл работы двигателя. В числе отцов-основателей двигателя на сжатом воздухе также нередко упоминают имя Чарльза Портера.

3. Годы забвения

Принимая во внимание долгую историю воздушного двигателя, может показаться странным, что эта технология не получила должного развития в двадцатом веке. В тридцатых годах был спроектирован локомотив с гибридным двигателем, работавшим на сжатом воздухе, однако доминирующей тенденцией в автомобилестроении стала установка двигателей внутреннего сгорания. Некоторые историки прозрачно намекают на существование «нефтяного лобби»: по их мнению, могущественные компании, заинтересованные в росте рынка сбыта продуктов нефтепереработки приложили все возможные усилия, чтобы исследования и разработки в сфере создания и усовершенствования воздушных двигателей никогда не были опубликованы.

4. Преимущества двигателей, работающих на сжатом воздухе

В характеристиках воздушных двигателей легко заметить множество преимуществ в сравнении с двигателями внутреннего сгорания. В первую очередь, это дешевизна и очевидная безопасность воздуха, как источника энергии. Далее, упрощается конструкция двигателя и автомобиля в целом: в нем отсутствуют свечи зажигания, бензобак и система охлаждения двигателя; исключается риск протечки зарядных батарей, а также загрязнения природы автомобильными выхлопами. В конечном счете, при условии массового производства, стоимость двигателей на сжатом воздухе, скорее всего, окажется ниже, чем стоимость бензиновых двигателей.

Однако не обойдется и без ложки дегтя: согласно проведенным экспериментам, двигатели на сжатом воздухе в работе оказались более шумными, чем бензиновые двигатели. Но это не главный их недостаток: к сожалению, по своей производительности они также отстают от двигателей внутреннего сгорания.

5. Будущее автомобилей с воздушным двигателем

Новая эра для автомобилей, работающих на сжатом воздухе, началась в 2008-м году, когда бывший инженер Формулы 1 Гай Негре представил свое детище под названием CityCat – автомобиль с воздушным двигателем, который может развивать скорость до 110 км/ч и преодолевать без подзарядки расстояние в 200 километров Чтобы превратить пусковой режим пневматического привода в рабочий, было потрачено более 10 лет. Основанная с группой единомышленников компания стала называться Motor Development Internation. Ее первоначальный проект не был пневмомобилем в полном смысле этого слова. Первый двигатель Гая Негре мог работать не только на сжатом воздухе, но также на природном газе, бензине и дизеле. В моторе MDI процессы сжатия, воспламенения горючей смеси, а также сам рабочий ход проходят в двух цилиндрах разного объема, соединяющихся меж собой сферической камерой.

Испытывали силовую установку на хетчбэке Citroen AX. На низких скоростях (до 60 км/ч), когда потребляемая мощность не превышала 7 кВт, автомобиль мог передвигаться только на энергии сжатого воздуха, но при скорости выше указанной отметки силовая установка автоматически переходила на бензин. В этом случае мощность двигателя вырастала до 70 лошадиных сил. Расход жидкого топлива в шоссейных условиях составил всего 3 литра на 100 км — результат, которому позавидует любой гибридный автомобиль.

Однако команда MDI не стала останавливаться на достигнутом результате, продолжив работу над усовершенствованием двигателя на сжатом воздухе, а именно над созданием полноценного пневмомобиля, без подпитки газового или жидкого топлива. Первым стал прототип Taxi Zero Pollution. Этот автомобиль «почему-то» не вызвал интерес у развитых стран, в то время сильно зависящих от нефтяной промышленности. Зато Мексика заинтересовалась этой разработкой, и в 1997 году заключила договор о постепенной замене таксопарка Мехико (одного из самых загрязненных мегаполисов мира) на «воздушный» транспорт.

Следующим проектом стал тот самый Airpod с полукруглым стеклопластиковым кузовом и 80-килограммовыми баллонами со сжатым воздухом, полный запас которых хватал на 150-200 километров пути. Однако полноценным серийным пневмомобилем стал проект OneCat — более современная интерпретация мексиканского такси Zero Pollution. В легких и безопасных карбоновых баллонах под давлением в 300 бар может храниться до 300 литров сжатого воздуха.

Принцип работы двигателя MDI следующий: в малый цилиндр засасывается воздух, где он сжимается поршнем под давлением 18-20 бар и разогревается; подогретый воздух идет в сферическую камеру, где смешивается с холодным воздухом из баллонов, который мгновенно расширяясь и нагреваясь, увеличивает давление на поршень большого цилиндра, передающего усилие на коленвал.

.

tachki.md

Воздушные автомобили | Методолог

Размещено на сайте 26.03.2009.

 

6 ПРЕДИСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ

Добрый день, уважаемые читатели.

Мы продолжаем публикацию материалов, посвящённых новейшей истории автомобиля, начатой в предыдущих выпусках (1, 2, 3, 4, 5).

Всё это интересное чтение происходило в контексте двух вопросов, которые были интересны КП:

1. Если мы говорим о попытках сформировать инструменты прогнозирования на основе свойства спирального развития техники, то нам становится интересно: что именно может повториться в сегодняшних и завтрашних автомобилях? Буквальное повторение конструкций происходит редко. Как правило, повторение схемы происходит с какими-то новыми свойствами или веществ или технологий.

2. Как нынешнее сложное кризисное состояние Надсистемы может повлиять на грядущие сценарии развития автомобилестроения? Ведь кризис несёт не только плохие события в виде сокращений и увольнений, но и создаёт инновационный импульс. Вспомните историю появления водородных грузовиков Шелища или автомобилей на дровах.

Эпиграфом к сегодняшнему выпуску, который посвящён так называемым «воздушным автомобилям» air cars или пневмо- автомобилям можно использовать фрагмент личной картотеки нашего читателя Алексея Захарова, которая была предоставлена в ходе обсуждений некоторых материалов этого автора.

Эпиграф1.

«…Локомотив представляет паровой котел, но без топки. На станциях воду котла нагревают струей перегретого пара до 200о и количество воды рассчитано так, чтобы вода, выделяя пар во время работы, не охлаждалась ниже 150о, а на следующей станции воду снова подогревают до 200о. Выходит, как будто из простого локомотива вынули топку и оставили на станции. Выгода очевидная: на локомотиве нужен только один человек, нет дыма в пути и проч.».

Энгельмейер П.К. Экономическое значение современной техники. Точка зрения для оценки успехов техники. М., 1887, с. 32.

Эпиграф2.

«…Раздается резкое шипение, и вверх бьют белые струи. Это заводские установки сбрасывают излишки пара. Понятно, что в воздух уходит не только перегретая вода, но и тепловая энергия.

О том, как использовать эту энергию, задумались инженеры транс­портного предприятия «Хельмут Шольц» в г. Майнинген (ГДР). Заручившись поддержкой палаты техники, они сконструировали и построили маневровый паровоз без топки.

Главный его узел – стальная оболочка для накопления стравливаемого пара. На такой дешевой энергии при средней скорости 30 км/ч новый паровоз может трудиться целую смену – 8 ч на одной зарядке. Поэтому на очереди создание еще нескольких подобных локомотивов, работающих на практически бесплатном паре…»

Не в воздух, а в котел. «Техника и наука» №1/86

Предлагаю вашему вниманию сразу три материала на заявленную тему, которые были опубликованы в постоянно читаемых мной уважаемых журналах:

«Мембрана», Компьютерра-онлайн" и, конечно, «Популярная механика».

Приятного чтения,

Ведущий рубрики Кафедра Прогнозов,

Юрий Даниловский. 

Австралийский и французский воздух успешно заменяют бензин16 сентября 2004, membrana (staff@membrana.ru )

membrana (http://www.membrana.ru/articles/technic/2004/09/16/222400.html)

Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair работает в парке Мельбурна (фото с сайта gizmo.com.au).

В этих автомобилях нет ни баков с топливом, ни аккумуляторов, ни солнечных батарей. Не нужны этим машинам ни водород, ни дизтопливо, ни бензин. Надёжность? Да тут почти нечему ломаться. Но кто сегодня верит в идеальное решение?

Первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию, недавно приступил к своим обязанностям в Мельбурне.

Аппарат построен австралийской фирмой Engineair инженера Анджело Ди Пьетро (Angelo Di Pietro).

Главной проблемой, над которой задумался изобретатель, было снижение массы двигателя при сохранении высокой мощности и полноты использования энергии сжатого воздуха.

Здесь нет никаких цилиндров и поршней, нет и треугольного ротора, как у двигателя Ванкеля, или турбинного колеса с лопатками.

Вместо этого в корпусе мотора вращается кольцо. Изнутри оно опирается на два ролика, эксцентрично установленных на валу.

Двигатель австралийского итальянца Ди Пьетро в разрезе (фото с сайта gizmo.com.au).

6 отдельных переменных объёмов в этой расширительной машине отсекают подвижные полукруглые лепестки, установленные в разрезах корпуса.

Есть ещё система распределения воздуха по камерам. Вот почти и всё.

Автор утверждает, что у его двигателя малы механические потери. Нужно только 0,07 атмосферы избыточного давления на входе, чтобы преодолеть трение в механизме.

По словам автора, его машина вдвое эффективнее, чем другие пневмодвигатели.

Кстати, двигатель Ди Пьетро выдаёт максимальный крутящий момент сразу — даже в неподвижном состоянии и раскручивается до вполне приличных оборотов, так что особой трансмиссии с переменным передаточным числом ему не нужно.

Так можно устроить привод легкового автомобиля по системе Ди Пьетро. Два роторных пневмодвигателя, по одному на колесо. И никакой трансмиссии (иллюстрация с сайта gizmo.com.au).

Ну, а простота конструкции, малые размеры и низкий её вес — это ещё один плюс в копилку всей идеи.

Что в итоге? Вот, к примеру, пневмокар от Engineair, который проходит испытания на складе одного из продуктовых магазинов австралийской столицы.

Грузоподъёмность этой тележки — 500 килограммов. Объём баллонов с воздухом — 105 литров. Пробег на одной заправке — 16 километров. При этом заправка занимает несколько минут. В то время, как зарядка аналогичного электромобиля от сети заняла бы часы.

Странная связь поршня и коленвала во французском пневмодвигателе позволяет поршню останавливаться в мёртвой точке при сохранении равномерного вращения выходного вала двигателя (иллюстрация с сайта mdi.lu).

Логично представить, как подобную установку большей мощности можно смонтировать на небольшом легковом автомобиле, предназначенном для движения главным образом в черте города.

Тут нужно упомянуть важное преимущество пневмомобилей перед электромобилями, которых также прочат на роль перспективного средства передвижения в городе, заботящемся о чистоте воздуха.

Аккумуляторы, даже простые свинцово-кислотные — дороже баллонов и являются загрязнителями окружающей среды после выработки ресурса. Аккумуляторы тяжелы, да и электродвигатели — тоже. Что повышает расход энергии машины.

Правда, при сжатии воздуха в компрессорах станции "пневмозаправки" он нагревается, и это тепло без толку греет атмосферу. Это минус в плане общих затрат и расхода энергии (того же ископаемого топлива) на заправку подобных машин.

Но всё же во многих ситуациях (для центров мегаполисов) лучше примириться с этим, получив взамен автомобиль с нулевым выхлопом по умеренной цене.

Пневматические CityCAT's Taxi и MiniCAT's от Motor Development International (фото с сайта mdi.lu).

Стало быть, у Ди Пьетро есть основания полагать, что именно ему удастся вывести автомобили, работающие на воздухе — на "большую орбиту".

Напомним, идея использовать сжатый воздух в качестве энергоносителя на транспортном средстве — очень стара.

Один из таких патентов был выдан в Великобритании в 1799 году. И, как сообщает А. В. Моравский в книге "История автомобиля", в конце XIX века, с созданием надёжных баллонов, рассчитанных на высокое давление, такие машины получили некоторое распространение в Европе и США — как внутризаводской технологический транспорт и даже — как городские грузовики.

Однако энергоёмкость сжатого воздуха, даже если давление доводили до 300 атмосфер, была низка. Бензин выглядел всяко выгоднее, а о загрязнении воздуха едва ли кто-то тогда думал.

Потребовалось ещё сто с лишком лет, чтобы новое поколение изобретателей вновь вывело пневмомобили на дороги.

В этой новой "воздушной" волне австралийский инженер не был первым. Скажем, мы уже рассказывали о французе Ги Негрэ (Guy Negre).

Его компания — Motor Development International, занятая разработкой и продвижением оригинального пневмодвигателя Негрэ и автомобилей на его основе — по-прежнему полна радужных надежд, но о серийном производстве пока ничего не слышно, хотя опытных образцов сделано немало.

Конструкция его двигателя (а, по сути — это поршневой мотор), заметим, постоянно претерпевает изменения. В частности, нужно отметить интересный механизм связи поршня и коленвала, позволяющий поршню на время останавливаться в мёртвой точке и затем с ускорением срываться вниз — при равномерном вращении выходного вала.

Силовой агрегат машин CAT's (иллюстрация с сайта mdi.lu).

Эта "запинка" нужна, чтобы успеть подать в цилиндр больше воздуха и затем полнее использовать его расширение.

Кстати, ещё одна здравая идея предложена французами.

Автомобильчики Негрэ могут заправляться не только напрямую от компрессорной станции, но и от розетки — как электромобили.

При этом генератор, установленный на пневмодвигателе, превращается в электромотор, а сам пневмодвигатель — в компрессор.

Правда, при таком способе заправки сжатым воздухом зарядка баллонов занимает 5,5 часов, но зато машина получает свободу от компрессорных станций.

О машине также нужно сказать ещё пару слов. Это уже целый модельный ряд небольших автомобильчиков с числом мест от 3 до 6 (опытные образцы уже бегают) и даже — сочленённый автобус (но последний существует пока лишь в виде рисунков).

Запас хода этих машин на одной заправке — 200 километров в городском режиме движения. Мощность двигателя — 25 лошадиных сил (их снимают с четырёх цилиндров и 0,8 литра рабочего объёма). Максимальная скорость — 110 километров в час.

По сравнению с бензиновыми машинами параметры, прямо скажем, не впечатляют. Но зато выхлоп — нулевой.

Представьте старания автоинспектора, пытающегося определить у такой машины уровень CO или оксидов азота… Есть над чем подумать, не так ли?

Только, представляется, мало найдётся желающих поменять мощь и роскошь серийных легковушек на чистоту тихоходных и простоватых по оснащению пневмоавтомобилей.

А такси (если каким муниципальным властям и придёт в голову купить такие машины в этом качестве) — погоду не сделают. Во всех смыслах — и как бизнес для производителя, и как средство обеспечения чистоты воздуха в городе. Будем ждать идеального решения?Без электричества: пневматические автомобили

Автор: Иван КарташевОпубликовано 27 мая 2008 года

Темы гибридных автомобилей "Компьютерра-онлайн" касалась уже не раз. Подобные машины прочно закрепились на рынке (пока, в основном, в США и Японии) и наверняка будут распространяться все шире.

Из-за распространенности бензино-электрического гибридного привода его часто считают и единственно возможным. Все производимые ныне серийно гибридные автомобили используют силовые установки, состоящие из двигателя внутреннего сгорания, системы рекуперации энергии торможения, аккумулятора и электродвигателя. Энергия торможения в этом случае не рассеивается полностью в виде тепла, а частично превращается в электричество, которое запасается в аккумуляторе и приводит в действие электромотор. В результате удается сократить расход топлива, особенно в городском цикле с частыми торможениями.

Однако хранить запасенную энергию можно и в другой форме - в виде энергии сжатого воздуха, в гидроаккумуляторе или с помощью маховика. Разработкой гибридных автомобилей с такими нетрадиционными системами хранения энергии весьма интенсивно разрабатывают как небольшие фирмы, так и крупные компании. О нескольких подобных разработках и пойдет речь дальше.

Воздух

Воздушные или пневматические гибриды обещают стать перспективной заменой малым и средним легковым электрическим гибридам. Разработкой двигателей на сжатом воздухе и машин на их основе занимаются по всему миру как исследовательские организации, так и инженерные фирмы, причем пока наиболее заметны разработки небольших компаний.

Преимущество пневматических гибридов заключается в том, что они, в отличие от электрогибридов, не требуют установки вспомогательного двигателя. Вместо этого пневматические автомобили используют модифицированный вариант обычного четырехтактного мотора. Но если в стандартном бензиновом двигателе все четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск осуществляются в каждом из цилиндров, то в "воздушных" моторах такты распределяются между парой цилиндров. В одном из них - компрессионном - происходит впуск и сжатие воздуха, в во втором - главном - рабочий ход и выхлоп. Сжатый воздух поступает из компрессионного цилиндра в главный через перепускной канал и систему клапанов.

В работе такого двигателя есть два интересных момента. Во-первых, рабочий ход может осуществляться как за счет расширения предварительно сжатого воздуха, так и за счет сгорания топлива, как в обычном двигателе внутреннего сгорания. Во-вторых, разделение тактов между парой цилиндров не приводит к удвоению их числа в двигателе, как можно было бы предположить. Дело в том, что в таком двигателе рабочий ход главного цилиндра происходит каждый оборот вала (также как в двухтактном моторе), а не через оборот, как в обычном четырехтактном двигателе.

Модель пневматического двигателя Scuderi

Достаточно подробное описание одного из таких двигателей можно найти на сайте американской фирмы Scuderi. Мотор Scuderi предусматривает использование сжатого воздуха в сочетании с обычным топливом и пока находится на стадии разработки. На прошедшей в начале мая в Штудгарте выставке Engine Expo была показана его модель (участие в выставке компании подробно осветила в своем блоге). Основываясь на результатах компьютерного моделирования, в Scuderi утверждают, что реальный двигатель обеспечит прирост топливной экономичности в 15-30% по сравнению с обычными бензиновыми моторами, а кроме того за счет снижения пиковых температур удастся на 50-80% сократить выбросы оксидов азота.

Важной чертой гибридных автомобилей является не просто использование "двойного" силового агрегата, а наличие средств рекуперации и сохранения энергии, чаще всего системы рекуперативного торможения. В электрических гибридах при торможении электродвигатель работает в режиме генератора, заряжая аккумулятор. В случае пневматических гибридов рекуперация кинетической энергии также возможна за счет использования двигателя в качестве воздушного компрессора.

Например, еще в 2003 году такую систему предложили в Калифонийском университете в Лос-Анджелесе при участии специалистов Ford. Силовая установка помимо шестицилиндрового "воздушного" двигателя включает резервуар для сжатого воздуха и модифицированную тормозную систему. Работает такой привод в четырех режимах. Во время торможения мотор работает в режиме компрессора, сжимая воздух и заправляя им резервуар. При полной остановке машины двигатель отключается, а пуск затем осуществляется на сжатом воздухе. После первоначального разгона двигатель переключается в режим со сжиганием топлива. Важным преимуществом такой схемы перед электрической авторы считают минимальную прибавку в массе автомобиля. Гибридный двигатель-компрессор по массе не отличается от стандартного мотора, а резервуар для воздуха весит не более 30 кг, тогда как аккумулятор и вспомогательный электромотор весят существенно больше.

Но дальше всех в создании пневмомобиля продвинулась французская фирма MDI, разработавшая целую серию пневматических двигателей и автомобилей на их основе. Первый двигатель, работающий на сжатом воздухе, в MDI создали еще в 1996 году, а двумя годами позже были проведены испытания такси с пневмоприводом. С тех пор двигатели MDI подверглись ряду усовершенствований. В 2004 году появилось семейство моторов "Тип 41", в которые 2005 году была внедрена технология "активной камеры" (подробности компания не раскрывает), позволившая дополнительно повысить КПД мотора.

Нынешнее поколение двигателей MDI использует "активную камеру" в сочетании с одним или несколькими модулями из двух оппозитных цилиндров. Модули объединяются в блоки по четыре или шесть цилиндров и могут использовать как чисто воздушный привод, так и сжигать топливо, что позволяет получать моторы мощностью от 4 до 75 л.с.

Предполагается, что чисто пневматический режим должен использоваться в городах, так как обеспечивает нулевые выбросы вредных веществ в атмосферу. В загородных поездках использование горючего позволяет увеличить запас хода, при этом расход топлива и количество выбросов остаются минимальными.

MDI OneCAT

Из-за небольшой мощности двигатели MDI пока подходят только для легких автомобилей. В компании уже разработали несколько серий таких машин. Часть из них в начале 2008 года демонстрировалась на автосалоне в Нью-Йорке. Самые компактные автомобильчики OneCAT должны найти применение в развивающихся странах, а также использоваться для перевозки людей и небольших грузов в парках, на стадионах и т.п. В зависимости от модификации OneCAT будет стоить 3500-5300 евро.

MDI MiniCAT

Городской трехместный автомобильчик MiniCAT стоит заметно дороже - 9200 евро, а по классу ближе всего, пожалуй, к "Смарту". Самый большой из пневмомобилей MDI - CityCAT 2 рассчитан на шестерых пассажиров в вариантах кузова седан, универсал и минивэн или трех пассажиров и груз объемом 3 м? (масса груза не уточняется) в кузове пикап. В варианте с самым мощным 75-сильным пневмобензиновым мотором CityCAT 2 сможет разгоняться до 155 км/ч, а запас хода по шоссе будет достигать 1350 км в режиме сжигания топлива и 60 км в городе в чисто пневматическом режиме. Кроме того, MDI предлагает использовать свои пневмомоторы в городских автобусах-поездах (из-за небольшой мощности мотор ставится в каждый вагончик), промышленных генераторах и спецтехнике вроде компактных погрузчиков.

Для заправки машин воздухом MDI предлагает два метода: использование встроенного электрического компрессора, а затем и создание сети специальных воздушных заправок, на которых сжатый воздух может храниться, например, выдаваться компрессорами по мере необходимости или храниться в подземных резервуарах.

В настоящее время MDI готовится к началу серийного производства своих пневмомобилей. Лицензию на их производство уже приобрела индийская компания Tata Motors, которая, по данным журнала Popular Mechanics, будет выпускать первую версию машины CityCAT. В 2010 году MDI планирует начать продажи своих машин и в США. Для этого была создана компания Zero Pollution Motors. Кроме того, MDI участвует в конкурсе Automotive X-prize.

В дальнейших планах MDI разработка более мощных двигателей (до 200 л.с.) для использования в грузовиках и автобусах.

Читайте также: Без электричества: маховики и гидравлика - вторая часть статьи.

- Фотография двигателя Scuderi из блога компании Scuderi. Фотографии автомобилей MDI с сайта MDI.

http://www.popmech.ru/part/?articleid=1811&rubricid=5

Воздух – бензин просветленных

23.03.2007 10:50

Компания Tata, крупнейший автопроизводитель Индии, намерена наладить серийный выпуск автомобилей, работающих на сжатом воздухе. То есть, по сути, вообще без топлива и без горения.

Внешне MiniC.A.T тоже выглядит недурно

Заправка баков сжатым воздухом займет пару минут

Разные модификации автомобиля покрывают основные утилитарные нужды городских жителей

1,5 евро на топливо за 200-300 км пробега – индийские таксисты будут счастливы

Идея создания машины на сжатом воздухе витает (простите за каламбур) в воздухе уже довольно давно, однако до сих пор инженерам не удавалось приблизиться к ее коммерческой реализации. Наибольших успехов в этом направлении достигла французская компания MDI, основанная известным изобретателем и конструктором двигателей Ги Негром (Guy Negre), который успел приложить руку и к авиационным двигателям, и к болидам «Формулы 1». И в этих, относительно давних разработках он обращался к энергии сжатого воздуха.

Изначально Ги Негру пришла в голову оригинальная концепция гибридного автомобиля: на малых оборотах он двигался бы за счет воздуха, а на больших – запускать обычный двигатель внутреннего сгорания. Такой автомобиль был разработан в середине 1990-х, однако Ги Негр решил пойти еще дальше. После 10 лет напряженной работы им была создана целая линейка машин, ездящих исключительно на сжатом воздухе.

В основе воздушного автомобиля Ги Негра лежит мотор, по конструкции весьма похожий на стандартный ДВС, состоящий из двух рабочих и двух вспомогательных цилиндров. Теплый воздух засасывается прямо из атмосферы и дополнительно подогревается. Затем он попадает в камеру, где смешивается с охлажденным до -100ОС сжатым воздухом из «топливных» баллонов. (Хотя в этой камере ничего не горит, ее по старинке называют «камерой сгорания».) Воздух быстро разогревается, резко увеличивается в объеме и толкает поршень главного цилиндра, который приводит в движение коленвал.

Еще одна важная «фишка» автомобиля – революционная электрическая система. Множество внутренних процессов он контролирует не по проводам, а через слабые радиосигналы – по словам разработчиков, из-за одного этого машина стала легче на 20 кг!

Первые прототипы воздушного автомобиля, созданного Ги Негром, были продемонстрированы еще в начале 2000-х, и вот, наконец, дело дошло до масштабного внедрения этой замечательной разработки. Компания Tata Motors, крупнейший производитель автомобилей в Индии, договорилась с MDI о запуске лицензионного производства небольшого трехместного автомобиля, работающего на сжатом воздухе.

Модель MiniC.A.T снабжена баллоном из углеволокна, вмещающим 90 м3 сжатого воздуха. На этом количестве «топлива» машина способна проехать от 200 до 300 км, с максимальной скоростью в 110 км/ч. С помощью промышленных компрессоров, расположенных на бензоколонках, ее можно будет заправлять за 2-3 минуты, уплатив при этом каких-то 1,5 евро. Альтернативный вариант заправки предполагает использование встроенного компрессора, который можно подключать к простой сети переменного тока. Чтобы полностью заполнить «бак», ему потребуется 3-4 часа.

Несмотря на то, что электричество производится в основном за счет сжигания ископаемого сырья, воздушный автомобиль оказывается гораздо эффективнее машин с двигателем внутреннего сгорания. По КПД он превосходит обычные автомобили в 2 раза, а электромобили – в 1,5. Кроме того, его отличает полное отсутствие вредных выхлопов, а также крайняя неприхотливость в обслуживании – благодаря отсутствию камеры сгорания замену масла в двигателе можно осуществлять не чаще, чем каждые 50 тыс. км пробега.

MiniC.A.T будет выпускаться в четырех модификациях. Они включают в себя трехместный легковой автомобиль, пятиместное такси, мини-вэн и легкий грузовой пикап. Автомобили будут продаваться по цене около 5 500 фунтов (примерно $11000). В планах компании Tata – ежегодное производство не менее 3 тыс. «воздушных автомобилей». Конвейер по их сборке должен быть запущен уже в этом году.

Читайте также о первом серийном выпуске автомобилей, работающих на солнечных батареях: «Гибрид-первопроходец». О перспективных разработках, представленных на конкурс автодизайна в Лос-Анджелесе: «Автомобили и природа: есть идеи». О сверхэкономичном гибридном Lexus GS 450h: «Тихая революция».

ПОСЛЕСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ

Поделюсь гипотезой, которая у меня возникла при изучении этой ветви развития автомобилестроения.

Главным трендом в развитии автомобильного транспорта всегда было повышения плотности упаковки энергии веществ, которые использовались для обеспечения функционирования систем. Этот параметр, прежде всего, обуславливал ценность быстрого увеличения скорости до 100км/час.

Расположим свойства используемых веществ в хронологической последовательности:

Дрова10 000 кДж, Уголь33 000 кДж, Бензин45 000 — 43 000 кДж (10572 ккал/кг.), Пропан-бутановая смесь летняя (50х50) 11872 ккал/кг., Водород110 000 — 130 000 кДж. Видим, что хронологическая последовательность совпадает с величиной параметра удельной энергоёмкости.

В какой-то мере этот энергетический ряд объясняет причину победы бензиновых машин над электрокарами. Посудите сами: лучшие батареи, литий- ионные, несут примерно 0,3-0,4 мегаджоуля на килограмм своего веса, а в литре бензина (а это, очевидно, меньше килограмма) содержится 33 мегаджоуля. Даже с учётом трёхкратной разницы в КПД и возможности рекуперации энергии при торможении нужна примерно тонна батарей, чтобы заменить 40-литровый бензобак.

Остальные типы аккумуляторов очень сильно уступают литиевым. Даже самые лучшие конденсаторы. Они, правда, обладают другим преимуществом – высокой выходной мощностью на единицу веса и нечувствительностью к морозу, но в период глобального потепления это качество перестаёт быть очень привлекательным.(ссылка)

Противоположно направленный тренд по энергетическому ряду преследует другую ценность: уменьшение количества вредных веществ в атмосфере городов.

Автомобилей стало много, количество перешло в качество, стало актуальным другое свойство автомобилей. В рамках этой ценности стали развиваться все гибридные решения.

Что здесь возможно? Может ли этот сценарий повторить процесс замены парусного флота следующим поколением машин ?

У меня напрашивается отрицательный ответ.

Я думаю, что в предстоящую эпоху экономии возникнут более весомые приоритеты, чем охрана окружающей среды.

Средняя скорость автомобилей неуклонно росла на протяжении всей истории. Такая же картина наблюдалась и в водном транспорте.

Давайте следовать той гипотезе, которая заставляет нас предполагать возникновение противоположного тренда как отклика на переход количества в качество: автомобилей стало очень много.

Наложим на происходящий процесс новое явление, которое даст кризис (« все будут стремиться экономить»), то более вероятным сценарием будет стремление строить автомобили с очень – очень «маленькими» бензиновыми и дизельными двигателями. Новая ценность – маленькая стоимость 1 км, а не высокий параметр разгона в сек. до 100 км/час.

Получается, что должен возникнуть противоположный тренд: уменьшение мощности двигателя, уменьшение средней скорости движения, НО и уменьшение стоимости 1 км перемещения.

Посудите сами: нефть можно добывать как прежде, бензиновые моторы можно строить, как и прежде, тратить деньги на развитие инфраструктуры в виде компрессорных заправок – не нужно. Покупать второй автомобиль ( а воздушный автомобиль может быть только «второй машиной в семье») – не нужно.

Тогда и проблема охраны окружающей среды может быть частично решена. Этот приоритет, безусловно, важен, но он вполне совпадает с более весомым фактором в текущий исторический период, который определяется стремлением к уменьшению стоимости перемещения.

Нужно просто пересесть с автомобиля, имеющего 200 л.с. на автомобиль в 20 л.с. как у знаменитого «Форда Т» за 345 долларов. J

Это, конечно, шутка. Но в победное шествие «воздушных автомобилей» я не верю. Высказанная гипотеза – спорная, обоснована она чисто умозрительно, но ведь даже появление самих воздушных автомобилей её подтверждают.

«Вещество» карбонового баллона на 350 литров с давлением в 300 (!) атмосфер не может конкурировать по плотности упаковки энергии с бензином, не может конкурировать даже с аккумуляторами. Но, тем не менее – разработок по этой линии развития мы видим предостаточно.

Фраза, которую мы встретили в одном из опубликованных материалов: «…С помощью промышленных компрессоров, расположенных на бензоколонках, ее можно будет заправлять за 2-3 минуты, уплатив при этом каких-то 1,5 евро..», должна быть дополнена продолжением: «… правда, такое перевооружение сети заправок и расходы на рекламу нового продукта составят очень много миллионов евро, которых никто не захочет давать..».

А вот первую реакцию на кризис, которая выразилась в приросте продаж карликовых машин, мы уже видим.

В текущий исторический период вполне могут получить распространение как раз не гибридные, а чисто электрические маленькие машины.

Но об этом очень подробно мы поговорим чуть позднее.

С уважением,

Ведущий рубрики КП,

Юрий Даниловский.

www.metodolog.ru


Смотрите также