Авто на стислому повітрі, світ транспорту

Екологічна обстановка на планеті стає все більш загрозливою. І великий внесок у забруднення атмосфери вносить автомобільний транспорт. Ось чому багато провідних автопромислові підприємства розробляють різні варіанти екологічного автомобіля.

Серед основних напрямків інженерних пошуків, таких як електромобілі, гібридні автомобілі та автомобілі на водневому паливі. Водневе паливо та інші, загальнодоступні технології отримання дешевої енергії, перебувають під суворою забороною світових нафтових і промислових монополістів. Однак, прогрес не зупинити і тому, деякі підприємства та окремі ентузіасти продовжують створювати унікальні транспортні засоби.

Сьогоднішня тема розмови стосується саме пневмомобілей. Пневмомобіль є ніби продовженням теми парового автомобіля, однією з численних гілок використання двигунів, що працюють за рахунок різниці тисків газів. До речі, паровий двигун був винайдений задовго до появи першої парової машини Джеймса Уатта, понад 2 тисячі років тому, Героном Олександрійським. Ідею Герона розвинув і втілив в невелику візок бельгієць Фердинанд Вербіст, в 1668 році

Історія створення автомобіля доносить до нас не так багато інформації про успішні і невдалі спроби винахідників застосувати в якості двигуна простий і дешевий механізм. Спочатку були спроби використання сили великий пружини і сили маховика. Ці механізми міцно закріпили свої позиції в дитячих іграшках. Але застосування їх в якості двигуна повнорозмірного автомобіля здається несерйозним. Проте, такі спроби тривають і схоже на те, що вже в недалекому майбутньому, незвичайні автомобілі зможуть впевнено конкурувати з автомобілями, оснащеними ДВС.

Незважаючи на гадану безперспективність даного напрямку робіт в області автомобільного транспорту, пневмомобіль має дуже багато переваг. Це надзвичайна простота і надійність конструкції, її довговічність і низька вартість. Такий двигун безшумний і не забруднює повітря. Мабуть все це і приваблює численних прихильників такого виду транспорту.

Ідея використання стисненого повітря для приводу механізмів і транспорту, виникла давно і була запатентована в Великобританії, ще в 1799 році. Мабуть виникла вона з бажання максимально спростити паровий двигун і зробити його гранично компактним, щоб використовувати на автомобілі. практичне використання

пневмодвигателя було здійснено в Америці, в 1875 році. Там будували шахтні локомотиви, які працювали на стиснутому повітрі. Перший легковий автомобіль з пневмодвигуном, вперше був продемонстрований в 1932 році, в Лос-Анджелесі.

З появою парового двигуна, винахідники намагалися встановити його на «самохідної коляски», але громіздкий і важкий паровий котел виявився непристосованим до такого виду транспорту.
Були спроби використання електродвигуна і акумуляторних батарей для саморушного транспорту, і були досягнуті певні успіхи, але двигун внутрішнього згоряння виявився поза конкуренцією, на той час. В результаті жорстокої конкурентної боротьби між ним і паровим двигуном, переміг все-таки двигун внутрішнього згоряння.

Незважаючи на безліч недоліків, цей двигун і сьогодні домінує в багатьох сферах життєдіяльності людства, в тому числі і у всіх видах транспорту. Про недоліки двигуна внутрішнього згоряння і необхідності знайти йому гідну заміну, все частіше говорять в наукових колах і пишуть в різних популярних виданнях, але всі спроби запуску нових технологій в масове виробництво, жорсткі блокуються.

Інженери та винахідники створюють цікаві і перспективні двигуни, здатні повністю замінити ДВС, але світові нафтові і промислові монополісти використовують свої важелі тиску для того, щоб не допустити відмови від ДВС і використання нових, альтернативних джерел енергії.

І все ж, спроби створення серійного автомобіля без двигуна внутрішнього згоряння, або з його частковим, другорядним використанням, - тривають.

Індійська фірма Tata Motors готується запустити в серійне виробництво невеликої міський автомобіль Tata AIRPOD, двигун якого працює на стислому повітрі.

Американці теж готують до масового виробництва шестимісний автомобіль CityCAT,

працює на стисненому повітрі. При довжині 4.1м. і ширині 1.82м. автомобіль важить 850 кілограм. Він може розвивати швидкість до 56 км / год і долати відстань до 60 кілометрів. Показники вельми скромні, але для міста цілком толерантні, з урахуванням численних достоїнств автомобіля і його вельми низькою стоімості.Какови ж вони, ці гідності?

Всі, хто має автомобіль, або мають відношення до автомобільного транспорту, прекрасно знають наскільки складний конструктивно сучасний автомобільний двигун внутрішнього згоряння. Крім того, що сам двигун конструктивно досить складний, йому потрібна система дозування і вписка палива, система запалювання, стартер, система охолодження, глушник, механізм зчеплення, коробка передач і складна трансмісія.

Все це робить двигун дорогим, ненадійним, недовговічним і непрактичним. Я вже не кажу про те, що вихлопні гази отруюють повітря і навколишнє середовище.

Пневмодвигун - повна протилежність двигуну внутрішнього згоряння. Він гранично простий, компактний, безшумний, надійний і довговічний. При необхідності, його можна розмістити навіть в колесах автомобіля. Істотний мінус цього двигуна, який дозволить вільно використовувати його на автотранспорті, обмежений пробіг з однієї заправки.

Щоб збільшити дальність пробігу пневмомобіля, потрібно збільшити обсяг повітряних балонів і підвищити тиск повітря в балонах. І те, і інше має жорсткі обмеження по габаритах, по вазі і по міцності балонів. Може бути коли небудь ці проблеми будуть вирішені, а доки застосовуються так звані гібридні схеми рухових установок.

Зокрема, для пневмомобіля пропонується використовувати малопотужний двигун внутрішнього згоряння, який здійснює постійну підкачування повітря в робочі балони. Двигун працює постійно, підкачуючи повітря в балони, і вимикається лише коли тиск в балонах досягне макисмально значення. Таке рішення дозволяє значно скоротити витрату бензину, викид чадного газу в атмосферу і збільшити дальність пробігу пневмомобіля.

Подібна гібридна схема є універсальною і успішно застосовується, в тому числі і на електромобілях. Різниця лише в тому, що замість балона зі стисненим повітрям використовується електричний акумулятор, а замість пневмодвигателя - електродвигун. Малопотужний ДВС обертає електричний генератор, який заряджає акумулятори, а ті, в свою чергу, живлять електродвигуни.

Суть будь-якої гібридної схеми в тому, щоб поповнювати витрачається енергію, за допомогою двигуна внутрішнього згоряння. Це дозволяє використовувати двигун меншої потужності. Він працює в найвигіднішому режимі і споживає менше палива, а значить і викидає менше токсичних речовин. Пневмомобіль, або електромобіль отримують можливість збільшити пробіг, адже витрачена енергія частково поповнюється, безпосередньо під час руху.

Під час частих зупинок біля світлофорів, при русі накатом і спусках з ухилів, тяговий двигун не споживає енергії і відбувається чиста підзарядка балонів, або акумуляторів. Під час тривалих стоянок, поповнювати запаси енергії краще від стандартної заправної колонки.

Уявіть, що Ви приїхали на роботу, автомобіль стоїть на стоянці, а двигун продовжує працювати, поповнюючи запаси енергії в балонах. Чи не виявиться це зводить нанівець всі переваги гібридного автомобіля? Чи не вийде, що економія бензину виявиться не настільки сущестенно, як хотілося б?

У дні своєї далекої юності, я теж подумував про пневмодвигун для саморобного автомобіля. Тільки напрямок моїх пошуків мало хімічний характер. Хотілося знайти таку речовину, яке вступало б в бурхливу реакцію з водою, або іншою речовиною, виділяючи при цьому гази. Тоді мені не вдалося знайти нічого підходящого і ідея була назавжди занедбана.

Зате з'явилася інша ідея - чому б замість високого тиску повітря не використовувати вакуум? Якщо балон зі стисненим повітрям піддасться якихось пошкоджень, або тиск повітря перевищить допустимий, то це загрожує миттєвим його руйнуванням, на зразок вибуху. Вакуумному балону таке не загрожує, його може просто сплюснути атмосферним тиском.

Щоб отримати високий тиск в балоні, близько 300 бар, потрібен спеціальний компресор. Щоб отримати вакуум в балоні, досить впустити всередину порцію звичайного водяної пари. Остиглий пар перетвориться в воду, зменшившись в обсязі в 1600 разів і ... мета досягнута, частковий вакуум отримано. Чому частковий? Та тому, що витримати глибокий вакуум не всякий балон зможе.

Далі все просто. Щоб автомобіль міг проїхати на одному балоні можливо далі, потрібно подавати в пневмодвигун не повітря, а пар. Зробивши роботу, пара проходить через систему охолодження, де остигає і перетворившись в воду, потрапляє в вакуумний балон. Те-є, якщо через двигун пропущений пар, скажімо в 1600 см.3, то в балон потрапить всього 1 см.3 води. Таким чином, в вакуумний балон надходить лише незначна кількість води і тривалість його роботи збільшується багаторазово.

Повернемося, однак, до наших пневмомобілям. Індійська компанія Tata Motors збирається серійно випускати компактний міський автомобіль, що працює на стисненому повітрі. Компанія стверджує, що їх пневмомобіль здатний розганятися до 70 км / год і долати до 200 кілометрів з однієї заправки.

У свою чергу, американці також готують до серійного випуску шестимісний пневмомобіль CityCAT. У заявлених характеристиках значиться, що розганятися автомобіль зможе до 80 км / год і дальність пробігу складе 130 км. Ще один пневмомобіль американської фірми MDI, маленький тримісний MiniCAT також планується запустити в серію.

Пневмомобілямі зацікавилися багато фірм. Австралія, Франція, Мексика і ряд інших країн готові також почати випускати у себе цей незвичний поки, але обнадійливий вид транспорту. Двигуну внутрішнього згоряння таки прийдеться зійти з арени і поступитися місцем іншому двигуну, більш простому і надійному. Коли це станеться, поки сказати важко, але станеться неодмінно. Прогрес не може стояти на місці.

Використано матеріали;

- Хронологія автомобілебудування.

- Історія автомобільної корпорації MDI

- Пневмомобіль на стислому повітрі.