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Peggio Migliore

Il fatto che i veicoli pneumatici possano diventare un vero e proprio sostituto dei veicoli a benzina e diesel è ancora in dubbio. Tuttavia, per i motori in funzione aria compressa ha il suo potenziale incondizionato I veicoli ad aria compressa utilizzano una pompa elettrica, un compressore per comprimere l'aria alta pressione(300 - 350 Atm.) ed accumularlo nel serbatoio. Usandolo per muovere i pistoni, come un motore a combustione interna, il lavoro è fatto e l'auto funziona con energia pulita.

1. Novità della tecnologia

Nonostante il fatto che l'auto ad aria sembri innovativa e persino futuristica, il potere dell'aria è stato utilizzato per guidare le auto già tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo. Tuttavia, il punto di partenza nella storia dello sviluppo dei motori ad aria dovrebbe essere considerato il diciassettesimo secolo e lo sviluppo di Dany Papin per la British Academy of Sciences. Pertanto, il principio di funzionamento del motore ad aria è stato scoperto più di trecento anni fa e sembra tanto più strano che questa tecnologia non abbia trovato applicazione nell'industria automobilistica per così tanto tempo.

2. L'evoluzione delle automobili ad aria

I motori ad aria compressa sono stati originariamente utilizzati in trasporto pubblico. Nel 1872, Louis Mekarski creò il primo tram pneumatico. Poi, nel 1898, Hoadley e Knight migliorarono il progetto estendendo il ciclo del motore. Tra i padri fondatori del motore ad aria compressa viene spesso citato anche il nome di Charles Porter.

3. Anni di oblio

Considerando la lunga storia del motore ad aria, può sembrare strano che questa tecnologia non abbia avuto i suoi meriti nel ventesimo secolo. Negli anni Trenta fu progettata una locomotiva con motore ibrido, che funzionava ad aria compressa, ma l'installazione di motori a combustione interna è diventata la tendenza dominante nell'industria automobilistica. Alcuni storici alludono in modo trasparente all'esistenza di una "lobby petrolifera": a loro avviso, potenti società interessate alla crescita del mercato dei prodotti petroliferi hanno fatto ogni possibile sforzo per garantire che la ricerca e lo sviluppo nel campo della creazione e del miglioramento dei motori ad aria fosse mai pubblicato.

4. Vantaggi dei motori ad aria compressa

È facile vedere molti vantaggi nelle caratteristiche dei motori ad aria rispetto ai motori a combustione interna. Prima di tutto, è l'economicità e l'evidente sicurezza dell'aria come fonte di energia. Inoltre, il design del motore e dell'auto nel suo insieme è semplificato: mancano candele, serbatoio del gas e sistema di raffreddamento del motore; elimina il rischio di perdite batterie ricaricabili, così come l'inquinamento della natura causato dagli scarichi delle automobili. In definitiva, fornito produzione di massa, è probabile che il costo dei motori ad aria compressa sia inferiore al costo dei motori a benzina.

Tuttavia, non farà a meno di un unico neo: secondo gli esperimenti, i motori ad aria compressa in funzione si sono rivelati più rumorosi dei motori a benzina. Ma questo non è il loro principale svantaggio: purtroppo, in termini di prestazioni, sono anche in ritardo rispetto ai motori a combustione interna.

5. Il futuro delle auto ad aria compressa

Una nuova era per i veicoli ad aria compressa è iniziata nel 2008, quando l'ex ingegnere di Formula 1 Guy Negre ha presentato la sua CityCat, un'auto ad aria compressa che può raggiungere velocità fino a 110 km/h e coprire distanze senza ricarica. modalità dell'azionamento pneumatico in uno funzionante, sono trascorsi più di 10 anni. Fondata con un gruppo di persone che la pensano allo stesso modo, l'azienda divenne nota come Motor Development Internation. Il suo progetto originale non era un'auto aerea pieno senso questa parola. Il primo motore di Guy Negre poteva funzionare non solo con aria compressa, ma anche con gas naturale, benzina e diesel. Nel motore MDI, i processi di compressione, accensione della miscela combustibile, nonché la corsa di lavoro stessa, avvengono in due cilindri di volume diverso, interconnessi da una camera sferica.

Abbiamo testato la centrale elettrica su una berlina Citroen AX. SU basse velocità(fino a 60 km / h), quando il consumo di energia non superava i 7 kW, l'auto poteva muoversi solo con l'energia dell'aria compressa, ma a una velocità superiore al segno specificato, la centrale elettrica passava automaticamente alla benzina. In questo caso, la potenza del motore è aumentata a 70 Potenza del cavallo. Il consumo di carburante liquido in condizioni autostradali era di soli 3 litri per 100 km, un risultato che qualsiasi auto ibrida farebbe invidia.

Tuttavia, il team MDI non si è fermato al risultato raggiunto, continuando a lavorare al miglioramento del motore ad aria compressa, ovvero alla creazione di un veicolo pneumatico a tutti gli effetti, senza rifornimento di gas o carburante liquido. Il primo è stato il prototipo Taxi Zero Pollution. Questa vettura "per qualche motivo" non suscitò interesse tra i paesi sviluppati, a quel tempo fortemente dipendenti dall'industria petrolifera. Ma il Messico si è interessato a questo sviluppo e nel 1997 ha concluso un accordo sulla sostituzione graduale della flotta di taxi di Città del Messico (una delle megalopoli più inquinate del mondo) con il trasporto "aereo".

Il progetto successivo era lo stesso Airpod con un corpo semicircolare in fibra di vetro e bombole di aria compressa da 80 chilogrammi, la cui fornitura completa era sufficiente per 150-200 chilometri. Tuttavia, il progetto OneCat, un'interpretazione più moderna del taxi messicano Zero Pollution, è diventato un vero e proprio veicolo pneumatico seriale. Fino a 300 litri di aria compressa possono essere immagazzinati in bombole di carbonio leggere e sicure a una pressione di 300 bar.

Il principio di funzionamento del motore MDI è il seguente: l'aria viene aspirata nel cilindretto, dove viene compressa da un pistone ad una pressione di 18-20 bar e riscaldata; l'aria riscaldata entra in una camera sferica, dove si mescola con l'aria fredda dei cilindri, che istantaneamente si espande e si riscalda, aumenta la pressione sul pistone di un grande cilindro che trasmette forza all'albero motore.

Un gruppo di nostri specialisti sta lavorando allo sviluppo di azionamenti di movimento pneumatici nel campo della loro applicazione su trasporto stradale e negli azionamenti di varie macchine operatrici. Hanno lavorato molto in questa direzione, ma prima possiamo dire alcune parole sulla tendenza globale di oggi in questo settore di lavoro.

Veicoli ad aria compressa.

La casa automobilistica indiana Tata sta esplorando la possibilità di creare un super-verde trasporto passeggeri, che funziona ad aria compressa, ha firmato un accordo con la società francese MDI, che sviluppa motori ecologici che utilizzano solo aria compressa come carburante. Tata ha acquisito i diritti su queste tecnologie per l'India e ora sta esaminando dove e come possono essere utilizzate. Tata prepara da tempo il pubblico per l'ambiente trasporto pulito, che sta diventando sempre più comune in India, dove c'è un vero boom automobilistico.

"Questo concetto come modo di guidare un'auto è molto interessante", afferma l'amministratore delegato dell'azienda indiana Ravi Kant. L'azienda stava cercando di applicare la tecnologia "ad aria compressa" ad applicazioni mobili e fisse, aggiunge Kant.

Ed ecco un'altra sensazione dei produttori indiani. Si imbattono produzione di massa il modello Nano denominato OneCAT, che non avrà più un motore a benzina, ma pneumatico funzionante ad aria compressa. Il prezzo dichiarato di una novità rivoluzionaria è di circa cinquemila dollari. Sotto sedile del guidatore"Nano" costa una batteria e passeggero anteriore si trova direttamente sul serbatoio del carburante. Se riempi l'auto di aria alla stazione di compressione, ci vorranno dai tre ai quattro minuti. Il "pompaggio" con un mini-compressore alimentato da una presa dura dalle tre alle quattro ore. " carburante aereo” è relativamente economico: se lo traduci in un equivalente a benzina, si scopre che l'auto consuma circa un litro ogni 100 chilometri.

Il microtruck Gator ecologico di Engineair, il primo veicolo ad aria compressa in Australia ad entrare in servizio commerciale effettivo, ha recentemente preso servizio a Melbourne. La capacità di carico di questo carrello è di 500 kg. Il volume delle bombole d'aria è di 105 litri. Chilometraggio su una stazione di servizio - 16 km. In questo caso, il rifornimento richiede alcuni minuti. Mentre caricare un'auto elettrica simile dalla rete richiederebbe ore. Inoltre le batterie sono più costose delle bombole, molto più pesanti di queste e sono inquinanti. ambiente dopo la vita utile e durante il funzionamento.

Tali auto funzionano già nelle mazze da golf. Per spostare i giocatori in campo il miglior rimedio introvabile, perché nel ruolo gas di scarico al pneumomobile esce tutta la stessa aria.

L'idea dell'azionamento pneumatico è semplice: l'auto non è guidata dalla miscela di benzina che brucia nei cilindri del motore, ma da un potente flusso d'aria dal cilindro (la pressione nel cilindro è di circa 300 atmosfere). Questi veicoli non hanno serbatoi di carburante, batterie, no pannelli solari. Non hanno bisogno di idrogeno, gasolio o benzina. Affidabilità? Sì, non c'è quasi nulla da rompere.

Quindi puoi organizzare la guida di un'auto secondo il sistema Di Pietro. Due motori pneumatici rotativi, uno per ruota. E nessuna trasmissione - dopotutto, il motore pneumatico produce immediatamente la coppia massima - anche da fermo e gira a giri abbastanza decenti, quindi non necessita di una trasmissione speciale con rapporto di trasmissione variabile. Ebbene, la semplicità del design è un altro vantaggio nel salvadanaio dell'intera idea.

Il motore ad aria ha un altro importante vantaggio: praticamente non necessita di manutenzione, il chilometraggio standard tra due ispezioni tecniche non è inferiore a 100mila chilometri.

Un grande vantaggio di un'auto pneumatica è che praticamente non ha bisogno di olio: un litro di "grasso" è sufficiente per il motore per 50mila chilometri (per macchina ordinaria saranno necessari circa 30 litri di olio). Anche l'auto pneumatica non ha bisogno di un condizionatore d'aria: l'aria espulsa dal motore ha una temperatura compresa tra zero e quindici gradi Celsius. Questo è abbastanza per rinfrescare l'interno, che è importante per l'India calda, dove hanno in programma di produrre un'auto.

Negli States dovrebbe essere costruito il modello CityCAT. Questa è un'autovettura a sei posti con grande tronco. Il peso dell'auto sarà di 850 chilogrammi, lunghezza - 4,1 m, larghezza - 1,82 m, altezza - 1,75 m Questa vettura sarà in grado di percorrere fino a 60 chilometri in città con la sola aria compressa e può accelerare fino a 56 chilometri per ora.

4 bombole in fibra di carbonio con guscio in Kevlar, 2 lunghe e un quarto di metro di diametro ciascuna, poste sotto il fondo, contengono 400 litri di aria compressa alla pressione di 300 bar. L'aria ad alta pressione viene pompata al loro interno in speciali stazioni di compressione o prodotta da un compressore di bordo quando è collegato a una rete elettrica standard da 220 volt. Nel primo caso, il rifornimento richiede circa 2 minuti, nel secondo circa 3,5 ore. Il consumo di energia in entrambi i casi è di circa 20 kW / h, che agli attuali prezzi dell'elettricità equivale al costo di un litro e mezzo di benzina. Un'auto ad aria compressa ha molti vantaggi rispetto a un'auto elettrica: è molto più leggera, si ricarica due volte più velocemente e ha un'autonomia simile.

Taxi Pneumatic CityCAT e MiniCAT di Motor Sviluppo Internazionale.

Gli sviluppatori del motore ad aria della società MDI hanno calcolato l'efficienza totale nella catena "raffineria - auto" per tre tipi guidare - benzina, elettrico e aria. E si è scoperto che l'efficienza della trasmissione ad aria è del 20 percento, che è più del doppio dell'efficienza di uno standard motore a gasolio e una volta e mezza: l'efficienza dell'azionamento elettrico. Inoltre, l'equilibrio ecologico appare ancora migliore se si utilizzano fonti energetiche rinnovabili.

Nel frattempo, secondo MDI, nella sola Francia sono già stati raccolti più di 60.000 preordini per l'aeromobile. Austria, Cina, Egitto e Cuba intendono costruire fabbriche per la sua produzione. Le autorità della capitale messicana hanno mostrato grande interesse per il nuovo prodotto: come sapete, Città del Messico è una delle megalopoli più inquinate al mondo, quindi i padri della città intendono sostituire tutti gli 87.000 taxi a benzina e diesel con auto francesi rispettose dell'ambiente come appena possibile.

Gli analisti ritengono che un'auto ad aria compressa, indipendentemente da chi sia stata creata (Tata, Engineair, MDI o altri), possa occupare una nicchia libera nel mercato come i veicoli elettrici che altri produttori hanno già sviluppato o stanno solo testando.

Azionamento pneumatico, pro e contro. Conclusioni tratte dal lavoro dei nostri esperti

Macchine pneumatiche - questo argomento, infatti, non è così promettente come dicono gli "esperti" indiani, francesi o americani, sebbene non sia privo di vantaggi.

L'attuatore pneumatico stesso non risolve il problema con il carburante. Il fatto è che la riserva di energia dell'aria compressa è molto piccola e tale azionamento è in grado di risolvere efficacemente problema carburante solo per alcuni tipi di auto: minicar passeggeri e cargo, caricatori e le city car più leggere (ad esempio taxi speciali). E non di più, se parliamo di pura pneumatica, e non di trazione ibrida (la trazione ibrida è un argomento parallelo, ma completamente separato).

Quando si sviluppa un azionamento pneumatico di una macchina, non è necessario occuparsi di un motore pneumatico, ma di un azionamento pneumatico, un intero sistema in cui il motore pneumatico è solo una parte integrante. Un buon attuatore pneumatico dovrebbe includere diversi componenti separati:

1. Il motore pneumatico stesso è un motore multimodale a pistoni o rotativo (possibilmente di un design originale) che fornisce una spinta (coppia) specifica elevata e variabile a qualsiasi velocità e pur mantenendo un'efficienza volumetrica costantemente elevata (80-90%).

2. Un sistema per preparare l'aspirazione di aria compressa nei cilindri del motore, che fornisce installazione automatica pressione, dosaggio e fasatura delle porzioni di aria inviate ai cilindri del motore.

3. Blocco automatico controllo del carico e della velocità del veicolo pneumatico - controlla il motore pneumatico e il sistema per preparare l'ingresso di aria compressa nei suoi cilindri in base alle richieste dell'operatore della macchina per la velocità del suo movimento e il carico sull'attuatore pneumatico .

Un tale attuatore pneumatico non ne avrà caratteristica costante. Tutte le sue caratteristiche - potenza, coppia, velocità di rotazione - cambiano automaticamente da zero a massimo, in funzione delle condizioni operative e del carico da superare. Inoltre, può avere una corsa reversibile e un meccanismo pneumatico di frenatura forzata come un rallentatore.

Solo questo Un approccio complesso per risolvere il problema dell'azionamento pneumatico lo renderà efficiente, estremamente economico e non richiedendo l'uso di vari sistemi ausiliari come una frizione o un cambio. È anche in grado di aumentare l'efficienza del sistema pneumatico del 15-30% rispetto agli analoghi mondiali.

Dietro macchina sperimentale con azionamento pneumatico, è meglio utilizzare un carrello elevatore appositamente progettato. Questa vettura potrà mostrarsi sia in movimento che al lavoro. È più facile per un carrello elevatore realizzare pannelli di rivestimento che realizzare una carrozzeria, inoltre, un carrello elevatore è una macchina fondamentalmente pesante e il peso delle bombole d'acciaio per l'aria compressa non interferirà con essa, e le bombole leggere in fibra di carbonio-Kevlar a la prima fase di lavoro costerà più dell'intera macchina. Anche il fatto che possiamo utilizzare i singoli componenti della macchina da carrelli elevatori di serie giocherà un ruolo, e questo accelererà il lavoro.

Inoltre, un carrello elevatore è una delle poche macchine che ha senso avere a che fare con un azionamento pneumatico, soprattutto come prototipo.

Una tale macchina con azionamento pneumatico presenta alcuni vantaggi rispetto alle sue controparti diesel ed elettriche: - nella produzione in serie sarà più economica da produrre, - la riserva di energia nei cilindri è simile alla riserva di energia nelle batterie di un carrello elevatore elettrico, - il il tempo di ricarica del cilindro è di alcuni minuti e il tempo di ricarica della batteria è di - 6-8 ore, - l'azionamento pneumatico è praticamente insensibile alle variazioni della temperatura ambiente - quando la temperatura sale a +50º, la riserva di energia aumenta del 10% e con un ulteriore aumento della temperatura ambiente, la riserva di energia dell'azionamento pneumatico aumenta solo senza avere un effetto dannoso (come in un motore diesel, che è soggetto a surriscaldamento). Quando la temperatura scende a -20º, la riserva di energia dell'azionamento pneumatico si riduce del 10% senza altri effetti dannosi sul suo funzionamento, mentre la riserva di energia delle batterie elettriche diminuirà di 2 volte e il motore diesel potrebbe non avviarsi in un tale raffreddore. Quando la temperatura ambiente scende a -50º batterie ricaricabili ei motori diesel praticamente non funzionano senza accorgimenti speciali e l'azionamento pneumatico perde solo circa il 25% della riserva di energia. - un tale attuatore pneumatico può fornire un campo di funzionamento della velocità di trazione molto più ampio rispetto ai motori elettrici di trazione dei carrelli elevatori elettrici o ai convertitori di coppia dei carrelli elevatori diesel.

L'infrastruttura per il rifornimento e la manutenzione delle macchine pneumatiche può essere creata molto più facilmente rispetto a un'infrastruttura simile per le macchine convenzionali.

Il rifornimento pneumatico non richiede la consegna e la lavorazione del carburante: è intorno a noi ed è assolutamente gratuito. È necessaria solo l'alimentazione.

Il rifornimento di veicoli pneumatici in ogni casa è una cosa assolutamente reale, solo il costo del rifornimento domestico di veicoli pneumatici sarà leggermente superiore a quello della stazione pneumatica principale.

Per quanto riguarda la ricarica di un'auto pneumatica in frenata o in discesa (il cosiddetto recupero di energia), per motivi tecnici è molto difficile o non economicamente vantaggiosa.

Il problema del recupero energetico nelle macchine a trazione pneumatica è molto più difficile da risolvere che nei veicoli elettrici.

Se l'energia viene recuperata (frenando l'auto o frenandola in discesa) con l'ausilio di un generatore e di un compressore, allora la catena di recupero è molto più lunga: generatore - batteria - convertitore - motore elettrico - compressore. Allo stesso tempo, la potenza del recuperatore (il sistema di recupero nel suo insieme e tutti i suoi componenti separatamente) dovrebbe essere circa la metà della potenza del motore pneumatico della macchina.

In un pneumomobile, il meccanismo di recupero dell'energia è molto più complicato e più costoso di quello di un veicolo elettrico. Il fatto è che il generatore di un veicolo elettrico associato al recupero di energia, indipendentemente dalla modalità di frenata dell'auto, restituisce energia alle batterie a una tensione stabile. In questo caso, la forza attuale dipende dalla modalità di frenata e non svolge un ruolo speciale nel rifornimento della batteria. È questo processo che è molto difficile da fornire in un azionamento pneumatico.

Nel recupero energetico dell'attuatore pneumatico, l'analogo della tensione è la pressione e l'analogo della corrente è la prestazione del compressore. Ed entrambe queste quantità sono variabili, a seconda della modalità di frenata.

Per chiarire, il recupero non avverrà se la pressione nei cilindri è di 300 atmosfere e il compressore nella modalità di frenata selezionata crea solo 200 atmosfere. Allo stesso tempo, la modalità di frenata viene selezionata dal conducente individualmente in ciascun caso specifico e viene adattata alle condizioni di guida e non a lavoro efficiente recuperatore.

Ci sono altri problemi associati al recupero di energia nei veicoli pneumatici.

Pertanto, l'attuatore pneumatico può essere utilizzato in misura limitata nello sviluppo di una gamma molto ristretta di auto di piccole dimensioni: gli stessi carrelli di consegna, auto, mini-car da città e da club.

Modello di microcar aperto o microcar da carico alimentato ad aria compressa. Un veicolo ideale per piccole città e villaggi in climi caldi. Scarico assolutamente pulito: aria fresca pulita che può essere utilizzata per creare un microclima per i passeggeri. L'azionamento pneumatico automatizzato altamente economico del suo movimento garantisce la massima efficienza e automazione del suo controllo del movimento, indipendentemente dalla variazione dell'entità del carico esterno - resistenza al movimento. Il motore pneumatico a coppia variabile originale non necessita di cambio. L'efficienza di questo attuatore pneumatico è del 20% superiore a quella di attuatori pneumatici simili esistenti di altri sviluppatori ed è il più vicino possibile al limite teorico di utilizzo dell'energia immagazzinata nell'aria compressa nei cilindri della macchina.

Di tutte le moderne alternative alle auto con motore a combustione interna, l'aspetto più insolito e interessante veicoli lavorando aria compressa. Paradossalmente, ci sono già molti di questi veicoli nel mondo. Ne parleremo nella recensione di oggi.

L'australiano Darby Bicheno ha creato un insolito moto-scooter chiamato EcoMoto 2013. Questo veicolo non funziona con un motore a combustione interna, ma con l'impulso dato dall'aria compressa dei cilindri.

Nella produzione di EcoMoto 2013, Darby Bicheno ha cercato di utilizzare solo materiali ecologici. Niente plastica, solo metallo e bambù soffice, da cui sono realizzate la maggior parte delle parti di questo veicolo.

Non è ancora un'auto, ma non è nemmeno una moto. Questo veicolo funziona anche ad aria compressa e allo stesso tempo ha caratteristiche tecniche relativamente elevate.

Il triciclo AIRpod pesa 220 chilogrammi. È progettato per trasportare fino a tre persone ed è controllato tramite un joystick acceso pannello frontale questa semiautomatica.

AIRpod può percorrere 220 chilometri con una fornitura completa di aria compressa, sviluppando una velocità fino a 75 chilometri all'ora. Il rifornimento dei serbatoi di "carburante" avviene in appena un minuto e mezzo e il costo del movimento è di 0,5 euro ogni 100 km.
E la prima auto prodotta in serie al mondo con un motore ad aria compressa è stata rilasciata da compagnia indiana Tata, conosciuta in tutto il mondo per la produzione di economici Veicolo per i poveri.

Automobile Tata OneCAT pesa 350 kg e può percorrere 130 km con una sola alimentazione di aria compressa, accelerando fino a 100 chilometri all'ora. Ma tali indicatori sono possibili solo con i serbatoi riempiti al massimo. Più bassa è la densità dell'aria in essi, più bassa diventa media velocità.

E il detentore del record di velocità tra i veicoli ad aria compressa attualmente esistenti è un'auto. Nei test che si sono svolti nel settembre 2011, questo veicolo ha accelerato fino a 129,2 chilometri orari. È vero, è riuscito a percorrere solo una distanza di 3,2 km.

Va anche notato che la Toyota Ku:Rin non è un'autovettura di serie. questa macchina creato appositamente per dimostrare le capacità di velocità sempre crescenti delle macchine con motori ad aria compressa nelle gare dimostrative.
francese Azienda Peugeot dà un nuovo significato al termine "veicolo ibrido". Se prima era considerata un'auto che combina un motore a combustione interna con un motore elettrico, in futuro quest'ultimo potrà essere sostituito da un motore ad aria compressa.

Peugeot 2008 sarà la prima auto prodotta in serie al mondo dotata di un innovativo propulsore nel 2016 Aria ibrida. Ti consentirà di combinare la guida a carburante liquido, ad aria compressa e in modalità combinata.

Yamaha WR250R - la prima motocicletta ad aria compressa

L'azienda australiana Engineair sviluppa e produce motori ad aria compressa da molti anni. Erano i loro prodotti che usavano gli ingegneri della filiale locale. Yamaha per creare la prima moto al mondo di questo tipo.

È vero, non ci sono treni Aeromovel proprio motore. Potenti getti d'aria provengono dal sistema di binari lungo il quale si muove. Allo stesso tempo, l'assenza di una centrale elettrica all'interno del treno stesso lo rende molto leggero.

Ora i treni Aeromovel operano all'aeroporto della città brasiliana di Porto Alegre e al parco a tema Taman Mini a Giacarta, in Indonesia.

Ecologia dei consumi Motore: L'azienda indiana Tata, nota in tutto il mondo per la produzione di veicoli a basso costo, ha lanciato la prima automobile al mondo prodotta in serie con un motore che funziona ad aria compressa.

Conosciuta in tutto il mondo per la produzione di veicoli economici, l'azienda indiana Tata ha rilasciato la prima auto al mondo prodotta in serie con un motore che funziona ad aria compressa.

Tata OneCAT pesa 350 kg e può percorrere 130 km con una fornitura di aria compressa fino a 300 atmosfere, accelerando fino a 100 km all'ora.

Come notano gli sviluppatori, è possibile raggiungere tali indicatori solo quando i serbatoi sono riempiti al massimo, una diminuzione della densità dell'aria in cui porterà ad una diminuzione della velocità massima.

Per riempire quattro bombole in fibra di carbonio poste sotto il fondo della vettura, lunghe 2 e di un quarto di metro di diametro, servono ciascuna 400 litri di aria compressa alla pressione di 300 bar. Inoltre, Tata OneCAT può essere rifornito sia presso la stazione di compressione (ci vorranno 3-4 minuti) che da una presa domestica. In quest'ultimo caso, il "pompaggio" con l'ausilio di un mini-compressore integrato nella macchina durerà dalle tre alle quattro ore.

A proposito, i cilindri in fibra di carbonio non esplodono se danneggiati, ma si rompono solo, rilasciando aria.

A differenza dei veicoli elettrici, le cui batterie presentano problemi di smaltimento e bassa efficienza del ciclo di carica-scarica (dal 50% al 70% a seconda del livello delle correnti di carica e scarica), un'auto ad aria compressa è piuttosto economica ed ecologica amichevole.

Il "carburante aereo" è relativamente economico, se lo traduci in un equivalente a benzina, si scopre che l'auto consuma circa un litro ogni 100 chilometri.

I veicoli aerei di solito non hanno una trasmissione, poiché il motore pneumatico fornisce immediatamente la coppia massima, anche da fermo. Inoltre, il motore ad aria praticamente non necessita di manutenzione: il chilometraggio standard tra due ispezioni tecniche è di 100mila km e oli: un litro di olio è sufficiente per 50mila km di corsa (per un'auto convenzionale, circa 30 litri di olio sarebbe necessario).

Tata OneCAT ha motore a quattro cilindri con un volume di 700 cubi e un peso di soli 35 kg. Funziona secondo il principio della miscelazione dell'aria compressa con l'aria atmosferica esterna. Questa unità di potenza ricorda un motore a combustione interna convenzionale, ma i suoi cilindri hanno diametri diversi: due piccoli, motrici e due grandi, funzionanti. Quando il motore è in funzione aria esterna viene aspirato in piccoli cilindri, ivi compresso da pistoni e riscaldato, quindi spinto in due cilindri di lavoro, dove si miscela con l'aria compressa fredda proveniente dal serbatoio. Di conseguenza miscela d'aria si espande e mette in moto i pistoni di lavoro, che a loro volta si avviano albero motore motore.

Poiché in un tale motore non si verifica alcuna combustione, all'uscita si ottiene solo aria di scarico pulita.

Calcolando l'efficienza energetica totale nella catena "raffineria - auto" per tre tipi di azionamento: benzina, elettrico e aria, gli sviluppatori hanno scoperto che l'efficienza dell'azionamento pneumatico è del 20%, che è più di due volte superiore all'efficienza di un motore a benzina standard e una volta e mezza - Efficienza della trasmissione elettrica. Inoltre, l'aria compressa può essere immagazzinata per un uso futuro utilizzando fonti di energia rinnovabile instabili, come le turbine eoliche, per ottenere un'efficienza ancora maggiore.

Come notano gli sviluppatori, quando la temperatura scende a -20C, la riserva di energia dell'azionamento pneumatico diminuisce del 10% senza altri effetti dannosi sul suo funzionamento, mentre la riserva di energia delle batterie elettriche diminuisce di circa 2 volte.

Inoltre, l'aria scaricata nel motore ad aria ha una bassa temperatura e può essere utilizzata per rinfrescare l'abitacolo nelle giornate più calde. Il proprietario di Tata OneCAT dovrà spendere energia solo per riscaldare l'auto durante la stagione fredda.

Il Tata OneCAT, dal design semplice, è stato sviluppato principalmente per l'uso in taxi. pubblicato

Qualche anno fa si diffuse in tutto il mondo la notizia che l'azienda indiana Tata avrebbe lanciato una serie di auto alimentate ad aria compressa. I piani sono rimasti piani, ma le auto pneumatiche sono chiaramente diventate una tendenza: ogni anno ci sono diversi progetti abbastanza fattibili e Peugeot ha pianificato di mettere un ibrido aereo sul nastro trasportatore nel 2016. Perché le auto pneumatiche sono diventate improvvisamente di moda?

Tutto ciò che è nuovo è ben dimenticato vecchio. Quindi, le auto elettriche alla fine del XIX secolo erano più popolari delle controparti a benzina, poi sopravvissero a un secolo di oblio, e poi di nuovo "risorsero dalle ceneri". Lo stesso vale per la pneumatica. Già nel 1879, il pioniere dell'aviazione francese Victor Tatin progettò l'A? aereo, che avrebbe dovuto prendere il volo grazie a un motore ad aria compressa. Un modello di questa macchina ha volato con successo, sebbene l'aereo non sia stato costruito a grandezza naturale.

L'antenato dei motori aerei nel trasporto terrestre fu un altro francese, Louis Mekarski, che sviluppò un'unità di potenza simile per i tram parigini e di Nantes. Le macchine furono testate a Nantes alla fine degli anni 1870 e nel 1900 Mekarski possedeva una flotta di 96 tram, dimostrando l'efficacia del sistema. Successivamente la "flotta" pneumatica fu sostituita da una elettrica, ma si iniziò. Successivamente, le locomotive pneumatiche trovarono un ambito ristretto di uso diffuso: il mio business. Allo stesso tempo, iniziarono i tentativi di mettere un motore ad aria sull'auto. Ma prima inizio XXI secoli, questi tentativi rimasero isolati e non degni di attenzione.

Pro: nessuna emissione nociva, possibilità di rifornire un'auto a casa, basso costo grazie alla semplicità del design del motore, possibilità di utilizzare un recuperatore di energia (ad esempio compressione e accumulo di aria aggiuntiva dovuta alla frenata del veicolo). Contro: bassa efficienza (5−7%) e densità energetica; la necessità di uno scambiatore di calore esterno, poiché quando la pressione dell'aria diminuisce, il motore è molto sottoraffreddato; Basso indicatori di prestazione veicoli pneumatici.

Vantaggi aerei

Un motore pneumatico (o, come si dice, un cilindro pneumatico) converte l'energia dell'aria in espansione in lavoro meccanico. Secondo il principio di funzionamento, è simile all'idraulico. Il "cuore" del motore pneumatico è il pistone a cui è fissata l'asta; una molla è avvolta attorno allo stelo. L'aria che entra nella camera, all'aumentare della pressione, vince la resistenza della molla e muove il pistone. Durante la fase di scarico, quando la pressione dell'aria scende, la molla riporta il pistone in posizione posizione iniziale- e il ciclo si ripete. Il cilindro pneumatico può ben essere definito un "motore di non combustione interna".

Uno schema a membrana è più comune, in cui una membrana flessibile svolge il ruolo di un cilindro, a cui è fissata allo stesso modo un'asta con una molla. Il suo vantaggio sta nel fatto che non è necessaria una così elevata precisione di adattamento degli elementi mobili, no lubrificanti, e la tenuta della camera di lavoro aumenta. Esistono anche motori pneumatici rotanti (lamellari), analoghi del motore a combustione interna Wankel.

È stata presentata al grande pubblico la minuscola vettura pneumatica a tre posti della MDI francese Salone di Ginevra 2009. Ha il diritto di muoversi su piste ciclabili dedicate e non richiede patente di guida. Forse l'auto pneumatica più promettente.

I principali vantaggi del motore ad aria sono la sua compatibilità ambientale e basso costo"carburante". In realtà, a causa della mancanza di rifiuti, le locomotive pneumatiche si sono diffuse nel settore minerario, quando si utilizzano motori a combustione interna spazio chiuso l'aria viene rapidamente inquinata, peggiorando drasticamente le condizioni di lavoro. I gas di scarico del motore pneumatico sono aria normale.

Uno degli svantaggi del cilindro pneumatico è relativamente bassa densità energia, cioè la quantità di energia prodotta per unità di volume del fluido di lavoro. Confronta: l'aria (a una pressione di 30 MPa) ha una densità energetica di circa 50 kWh per litro e benzina normale– 9411 kWh per litro! Cioè, la benzina come carburante è quasi 200 volte più efficiente. Anche tenendo conto non molto alta efficienza motore a gasolio di conseguenza "cede" circa 1600 kWh per litro, che è molto superiore alle prestazioni del cilindro pneumatico. Ciò limita tutti gli indicatori di prestazione dei motori ad aria e delle macchine da essi azionate (riserva di carica, velocità, potenza, ecc.). Inoltre, il motore ad aria ha un'efficienza relativamente bassa - circa il 5-7% (contro il 18-20% dei motori a combustione interna).

Pneumatica del 21° secolo

L'urgenza dei problemi ambientali del 21 ° secolo ha costretto gli ingegneri a tornare all'idea a lungo dimenticata di utilizzare un cilindro pneumatico come motore per un veicolo stradale. Un'auto pneumatica, infatti, è ancora più ecologica di un'auto elettrica, i cui elementi strutturali contengono sostanze nocive per l'ambiente. Nel cilindro pneumatico c'è aria e nient'altro che aria.

Pertanto, il compito principale dell'ingegneria era portare la pneumocar a una forma in cui potesse competere con i veicoli elettrici in termini di caratteristiche di performance e costo. Ci sono molte insidie ​​​​in questo business. Ad esempio, il problema della disidratazione dell'aria. Se c'è almeno una goccia di liquido nell'aria compressa, a causa del forte raffreddamento, quando il fluido di lavoro si espande, si trasformerà in ghiaccio e il motore si fermerà semplicemente (o addirittura richiederà riparazioni). La normale aria estiva contiene circa 10 g di liquido per 1 m 3 , e quando si riempie un cilindro, è necessario spendere energia aggiuntiva (circa 0,6 kWh) per la disidratazione - e questa energia è insostituibile. Questo fattore nega la possibilità di un rifornimento domestico di alta qualità: le apparecchiature di disidratazione non possono essere installate e utilizzate a casa. E questo è solo uno dei problemi.

Tuttavia, il tema dell'auto pneumatica si è rivelato troppo attraente per dimenticarsene.

Con un serbatoio pieno e pieno d'aria, la Peugeot 2008 Hybrid Air può percorrere fino a 1.300 km.

Direttamente alla serie?

Una delle soluzioni per ridurre al minimo gli svantaggi del motore ad aria è alleggerire l'auto. In effetti, una minicar urbana non ha bisogno di una grande riserva di carica e velocità, ma gli indicatori ambientali in una metropoli giocano un ruolo significativo. Questo è esattamente ciò su cui contano gli ingegneri dell'azienda franco-italiana Motor Development International, che al Salone di Ginevra del 2009 ha presentato al mondo il passeggino pneumatico MDI AIRpod e la sua versione più seria di MDI OneFlowAir. MDI ha iniziato a "lottare" per un'auto pneumatica nel 2003, mostrando il concept Eolo Car, ma solo dieci anni dopo, dopo aver riempito molti dossi, i francesi sono giunti a una soluzione accettabile per il nastro trasportatore.

MDI AIRpod è un incrocio tra un'auto e una motocicletta, un analogo diretto di una sedia a rotelle "disabile", come veniva spesso chiamata in URSS. Con un motore ad aria da 5,45 cavalli, una minicar a tre ruote che pesa solo 220 kg può accelerare fino a 75 km / h e la sua autonomia è di 100 km in versione base o 250 km in una configurazione più seria. È interessante notare che l'AIRpod non ha affatto un volante: l'auto è controllata da un joystick. In teoria, può muoversi come sulle strade uso comune così come le piste ciclabili.

AIRpod ha tutte le possibilità per la produzione di massa, poiché nelle città con una struttura di biciclette sviluppata, ad esempio ad Amsterdam, tali macchine potrebbero essere richieste. Un rifornimento aereo in una stazione appositamente attrezzata richiede circa un minuto e mezzo e il costo del trasporto è di circa 0,5 per 100 km: semplicemente non è affatto più economico. Tuttavia, il periodo dichiarato di produzione di massa (primavera 2014) è già passato e le cose sono ancora lì. Forse MDI AIRpod apparirà per le strade delle città europee nel 2015.

La motocicletta da fondo, costruita dall'australiano Dean Benstead su telaio Yamaha, è in grado di accelerare fino a 140 km/h e di guidare ininterrottamente per tre ore a una velocità di 60 km/h. Il motore ad aria Angelo di Pietro pesa solo 10 kg.

Il secondo concept di pre-produzione è il noto progetto del colosso indiano Tata, l'auto MiniCAT. Il progetto è stato lanciato contemporaneamente ad AIRpod, ma, a differenza degli europei, gli indiani hanno incluso nel programma una normale microcar a tutti gli effetti con quattro ruote, un bagagliaio e un layout tradizionale (in AIRpod, notiamo che i passeggeri e l'autista si siedono con dando le spalle l'uno all'altro). La massa di Tata è leggermente più grande, 350 kg, velocità massima- 100 km / h, riserva di carica - 120 km, ovvero MiniCAT nel suo insieme sembra un'auto, non un giocattolo. Interessante, dentro Tata non si sono preoccupati di sviluppare un motore ad aria da zero, ma per 28 milioni di dollari hanno acquisito i diritti per utilizzare i progetti MDI (che hanno permesso a quest'ultimo di rimanere a galla) e hanno migliorato il motore per azionare un veicolo più grande. Una delle caratteristiche di questa tecnologia è l'utilizzo del calore rilasciato durante il raffreddamento dell'aria in espansione per riscaldare l'aria durante il riempimento delle bombole.

Inizialmente, Tata avrebbe messo il MiniCAT sulla catena di montaggio a metà del 2012 e avrebbe prodotto circa 6.000 unità all'anno. Ma il rodaggio continua e la produzione di massa è stata rinviata a tempi migliori. Durante lo sviluppo, il concept è riuscito a cambiare nome (in precedenza si chiamava OneCAT) e design, quindi nessuno sa quale versione alla fine sarà messa in vendita. Sembra anche rappresentanti di Tata.

Su due ruote

Più leggero è il veicolo ad aria compressa, più efficiente è in termini di prestazioni ed economia. La conclusione logica di questa affermazione è perché non realizzare uno scooter o una moto?

Di questo si è occupato l'australiano Dean Benstead, che nel 2011 ha dimostrato al mondo la moto da cross O 2 Pursuit con un propulsore sviluppato da Engineair. Quest'ultimo è specializzato nel già citato rotativo motori ad aria disegnato da Angelo di Pietro. In realtà, questo è un classico layout "wankel" senza combustione: il rotore è azionato dall'alimentazione d'aria alle camere. Benstede è andato al contrario durante lo sviluppo. In primo luogo, ha ordinato un motore Engineair, quindi ha costruito una motocicletta attorno ad esso, utilizzando un telaio e alcuni elementi della Yamaha WR250R di serie. L'auto si è rivelata sorprendentemente efficiente dal punto di vista energetico: in una stazione di servizio percorre 100 km e, in teoria, sviluppa una velocità massima di 140 km/h. Queste cifre, tra l'altro, superano quelle di molte moto elettriche. Benstede ha giocato argutamente sulla forma del pallone, inscrivendolo nella cornice: questo spazio risparmiato; il motore è due volte più compatto della sua controparte a benzina, e posto libero permette di installare un secondo serbatoio, raddoppiando il chilometraggio della moto.

Ma, sfortunatamente, O 2 Pursuit è rimasto solo un giocattolo usa e getta, sebbene sia stato nominato per il prestigioso premio per le invenzioni istituito da James Dyson. Due anni dopo, l'idea di Benstede è stata ripresa da un altro australiano, Darby Bicheno, che ha proposto di creare in modo simile non una moto, ma un veicolo prettamente urbano, uno scooter. La sua EcoMoto 2013 dovrebbe essere fatta di metallo e bambù (niente plastica), ma non è andata oltre rendering e progetti.

Oltre a Benstede e Bicheno, un'auto simile è stata costruita nel 2010 da Evin Y Yan (il suo progetto si chiamava Green Speed ​​​​Air Motorcycle). Tutti e tre i designer, tra l'altro, erano studenti del Royal Melbourne Institute of Technology, e quindi i loro progetti sono simili, usano lo stesso motore e ... non hanno possibilità per una serie, rimanendo lavoro di ricerca.

Nel 2011 auto sportiva Toyota Ku:Rin ha stabilito il record mondiale di velocità per i veicoli alimentati ad aria compressa. Di solito le auto pneumatiche non accelerano a più di 100-110 km / h, mentre il concept Toyota ha mostrato un risultato ufficiale di 129,2 km / h. A causa dell '"affilatura" della velocità, Ku: Rin poteva percorrere solo 3,2 km con una sola carica, ma non era necessaria più di un'auto a tre ruote. Il record è stato stabilito. È interessante notare che prima il record era di soli 75,2 km / h ed è stato stabilito a Bonneville dall'auto Silver Rod progettata dall'americano Derek McLeish nell'estate del 2010.

Le corporazioni all'inizio

Quanto sopra lo conferma veicoli aerei c'è un futuro, ma molto probabilmente non in " forma pura". Tuttavia, hanno i loro limiti. Lo stesso MDI AIRpod ha fallito assolutamente tutti i crash test, perché il suo design ultraleggero non proteggeva adeguatamente guidatore e passeggeri.

Ma l'utilizzo della tecnologia pneumatica come fonte aggiuntiva di energia in un'auto ibrida è abbastanza realistico. A questo proposito, Peugeot ha annunciato che dal 2016 parte dei crossover Peugeot 2008 sarà prodotta in versione ibrida, uno dei cui elementi sarà l'installazione di Hybrid Air. Questo sistema è stato sviluppato in collaborazione con Bosch; la sua essenza è che l'energia del motore a combustione interna verrà immagazzinata non sotto forma di elettricità (come negli ibridi convenzionali), ma in cilindri con aria compressa. I piani, tuttavia, sono rimasti piani: avanti questo momento sulle auto di serie l'installazione non viene messa.

Peugeot 2008 Hybrid Air sarà in grado di muoversi sfruttando l'energia del motore a combustione interna, l'aria alimentatore o le loro combinazioni. Il sistema stesso riconoscerà quale delle fonti è più efficiente dal punto di vista energetico in una data situazione. Nel ciclo urbano, in particolare, verrà utilizzata per l'80% del tempo l'energia dell'aria compressa, che mette in moto una pompa idraulica che fa ruotare l'albero quando il motore a combustione interna è spento. Il risparmio totale di carburante con questo schema sarà fino al 35%. Quando si lavora in aria pulita, la velocità massima del veicolo è limitata a 70 km/h.

Il concept Peugeot sembra assolutamente fattibile. Dati i vantaggi ambientali, tali ibridi potrebbero sostituire quelli elettrici nei prossimi cinque-dieci anni. E il mondo diventerà un po' più pulito. O non lo farà.