Однією з значних проблем сучасності є проблема забруднення довкілля. Щодня людство викидає в атмосферу величезну кількість вуглекислого газу. Кожна машина, що працює на двигуні внутрішнього згорянняшкодить нашій планеті і робить екологічну ситуаціюще гірше. На жаль, це не все. Енергетична проблема стоїть не менш гостро, адже запаси нафти не нескінченні, ціни на бензин все зростають, і немає причин для їхнього зменшення. У пошуках альтернативних джерел паливо було винайдено безліч проектів, але вони або занадто дорогі, або малоефективні. Хоча один із них виглядає дуже обіцяючим. Судячи з нього, можливо, новим паливом майбутнього стане повітря!

Звучить фантастично, чи не так? Хіба це можливо, щоби автомобіль їздив на повітрі? Звісно, ​​це можливо. Але це повітря не в такому вигляді, в якому ми їм дихаємо зараз – щоб рухати автомобіль, потрібне стиснене повітря. Стиснутий, та перебуває під високим тиском, повітря рухає поршні двигуна, та автомобіль рухається! Після того, як він відпрацював у двигуні, повітря повертається в атмосферу абсолютно чистим. Бака достатньо на 200 кілометрів шляху, і швидкість теж дуже вражає – до 110 кілометрів на годину! (Як не дивно, автомобільні двигуни на стиснутому повітрі мають дуже давню історію. Вперше ця технологія була застосована ще у вісімдесятих роках дев'ятнадцятого століття, коли Луї Мекарскі запатентував свій винахід, який отримав назву «пневматичний трамвай».) Цей автомобіль не тільки цілком екологічний, він також суттєво заощадить гроші своєму власнику! Одна повна заправка стисненим повітрям коштуватиме півтора євро, і за лічені хвилини автомобіль знову буде готовий до подорожей. Півтора євро практично рівні за ціною двом літрам бензину. Порахуйте, скільки проїде ваша машина на двох літрах - напевно цифра буде набагато меншою за 200 кілометрів. Адже після невеликих та нескладних підрахунків, щоденна заправка автомобіля стисненим повітрям обійдеться як мінімум у 10 разів дешевше! Винахідник цього цікавого концепту, Невтомний француз Гі Негр (Guy Negre), колишній інженер «Формули 1», працював над своїм проектом більше десяти років. Оригінальна схема двигуна, схожа на звичайний ДВС, дозволяла рухати автомобіль за рахунок стисненого повітря, що зберігається в балонах. Ідея була запозичена Негром саме з конструкції гоночних болідів, В яких для розгону використовується турбіна, що живиться стисненим повітрям зі спеціального балона. Почав Гі Негр із оригінальної концепції гібридного автомобіля, який на малих обертах рухався б за рахунок повітря, а на великих – запускав звичайний двигунвнутрішнього згоряння. Цей автомобіль був розроблений у середині 90-х, проте винахідник вирішив піти ще далі. Результатом 10 років напруженої роботи стало кілька моделей, що їздили виключно на стислому повітрі. В основі повітряного автомобіля Гі Негра лежить мотор, по конструкції дуже схожий на стандартний ДВС. У двигуні два робочі і два допоміжні циліндри. Тепле повітря засмоктується прямо з атмосфери та додатково підігрівається. Потім він потрапляє в камеру, де поєднується з охолодженим до -100 градусів Цельсія стисненим повітрям. Повітря швидко розігрівається, різко збільшується в обсязі і штовхає поршень головного циліндра, який надає руху колінчастий вал. Перші прототипи чисто повітряного автомобіля, створеного французами із фірми Гі Негра Motor Development International (MDI), були продемонстровані на початку 2000-х, а зараз, нарешті, дійшло до масштабного впровадження цієї чудової розробки. Компанія Tata Motors, найбільший виробникавтомобілів в Індії домовилася з MDI про запуск ліцензійного виробництва невеликого тримісного екомобіля, що працює на стислому повітрі. Модель MiniC.A.T оснащена балоном із вуглеволокна, що вміщає 90 куб. м. стисненого повітря. На одній заправці повітрям машина здатна проїхати від 200 до 300 км, з максимальною швидкістю 110 км/год. За допомогою компресорів, встановлених на АЗС, її можна буде заправити за 2-3 хвилини, сплативши при цьому 1,5 євро. Можливий альтернативний варіант заправки за допомогою вбудованого компресора, що підключається до звичайної мережі змінного струму. Щоб повністю заповнити "бак", йому знадобиться 3-4 години. Незважаючи на те, що електрика виробляється в основному за рахунок спалювання викопної сировини, повітряний екомобіль виявляється набагато ефективнішим за автомобілі з ДВС. По ККД він перевершує звичайні автомобілі вдвічі, а електромобілі - в 1,5. Крім того, його відрізняє повна відсутність шкідливих вихлопів, а також крайня невибагливість в обслуговуванні: завдяки відсутності камери згоряння масло в двигуні можна міняти не частіше, ніж через кожні 50 тис. км. пробігу. Екомобіль MiniC.A.T випускатиметься у чотирьох модифікаціях. Вони включають тримісну легкову модель, п'ятимісне таксі, міні-вен та легкий вантажний пікап. Автомобілі будуть продаватися за ціною близько 5 500 фунтів (приблизно 11000 доларів), що досить доступно.. У планах компанії Tata - щорічне виробництво не менше 3 тисяч "повітряних автомобілів". можливо й у всьому світі. Почин індійців підтримала американська компанія Zero Pollution Motors, яка оголосила про швидкий висновок американський ринокавтомобілів, що працюють на стислому повітрі та побудованих за технологією Гая Негре. Zero Pollution Motors планує виробляти автомобілі CityCAT з варіантом двигуна (6-циліндровий, 75-сильний Dual-Energy), що дозволяє працювати у двох режимах: просто на стиснутому повітрі, або зі споживанням невеликої кількості палива для підвищення температури повітря в балонах і потужності. У такому режимі автомобіль споживає близько 2.2 літрів бензину на 100 кілометрів поза містом. CityCAT – шестимісний автомобіль з містким багажником. Кузов складається із склопластикових панелей, що кріпляться до алюмінієвого каркаса. Автомобіль зможе проїжджати в місті 60 кілометрів на одному запасі повітря, а за містом при невеликі витратибензину – 1360 кілометрів. Швидкість авто при роботі лише на стислому повітрі – 56 км/год, при використанні бензину – 155 км/год. Орієнтовна вартість авто – 17.8 тисяч доларів. Перша партія має надійти на ринок у 2010 році. Сподіватимемося, що це не останній крок для розвитку екологічно чистих способів пересування. Втім, відгуки про "повітромобілі" у ЗМІ із захоплених поступово перетворилися на скептичні. Про них – нижче.

У 2000 році численні ЗМІ, зокрема ВПС, пророкували, що на початку 2002 року почнеться масове виробництво автомобілів, які використовують повітря замість палива.

Приводом для такої сміливої ​​заяви стала презентація автомобіля під назвою e.Volution на виставці Auto Africa Expo2000, що відбулася в Йоганнесбурзі.

Здивованій громадськості повідомили, що e.Volution може без дозаправки проїхати близько 200 кілометрів, розвиваючи швидкість до 130 км/год. Або ж протягом 10 годин з середньою швидкістю 80 км/година. Було заявлено, що вартість такої поїздки коштуватиме власнику e.Volution 30 центів. При цьому важить машина лише 700 кг, а двигун – 35 кг. Революційну новинку представила французька фірма MDI (Motor Development International), яка відразу оголосила про намір розпочати серійний випуск автомобілів, обладнаних двигуном на стислому повітрі. Винахідником двигуна є французький інженер-моторобудівник Гай Негр (Guy Negre), відомий як розробник пускових пристроїв для болідів «Формули 1» та авіаційних двигунів. Негр заявив, що йому вдалося створити двигун, який працює виключно на стиснутому повітрі без будь-яких домішок традиційного палива. Своє дітище француз назвав Zero Pollution, що означає нульовий викид шкідливих речовину атмосферу. Девізом Zero Pollution стало «Простий, економічний та чистий», тобто наголос було зроблено на його безпеку та нешкідливість для екології. Принцип роботи двигуна, за словами винахідника, такий: «Повітря засмоктується в малий циліндр і стискається поршнем до рівня тиску 20 бар. У цьому повітря розігрівається до 400 градусів. Потім гаряче повітрявиштовхується у сферичну камеру. У „камеру згоряння“, хоча в ній вже нічого не згоряє, під тиском подається і холодне стиснене повітря з балонів, воно відразу ж нагрівається, розширюється, тиск різко зростає, поршень великого циліндра повертається і передає робоче зусилля на колінчастий вал. Можна навіть сказати, що „повітряний“ двигун працює так само, як і звичайний двигун внутрішнього згоряння, але жодного згоряння тут немає». Було заявлено, що викиди автомобіля не небезпечніші за вуглекислий газ, що виділяється при диханні людини, двигун можна змащувати рослинним маслом, а електрична системаскладається лише з двох дротів. На заправку такого повітромобіля потрібно близько 3 хвилин. Представники Zero Pollution заявили, що для заправки "повітромобіля" достатньо наповнити повітряні резервуари, розташовані під дном автомобіля, що займає близько чотирьох годин. Втім, у майбутньому планувалося побудувати «повітрозаправні» станції, здатні наповнити 300-літрові балони лише за 3 хвилини. Передбачалося, що продаж «повітряних автомобілів» розпочнеться в Південній Африці за ціною близько $10 тисяч. Також йшлося про будівництво п'яти фабрик у Мексиці та Іспанії та трьох – в Австралії. Ліцензію на виробництво автомобіля нібито вже отримали більше дюжини країн, а південноафриканська компанія начебто отримала замовлення на виробництво 3000 автомобілів замість запланованої експериментальної партії 500 штук. Але після гучних заяв і загального тріумфу щось сталося. Раптом все стихло і про «повітряномобіль» майже забули. Тиша видається тим більше зловісною, що деякий час тому «затих» офіційний сайт Zero Pollution. Причина безглузда: сторінка нібито не справляється із величезним потоком запитів. Втім, творці сайту в розпливчастій формі обіцяють його колись покращити. Поява повітромобілів на дорогах мала стати серйозним викликом традиційному транспорту. Є думка, що екологічну розробку саботували автомобільні гіганти: передбачивши наближення краху, коли бензинові двигуни, що випускаються ними, нікому не будуть потрібні, вони нібито вирішили вискочку «задушити на корені» Цю версію частково підтверджує Deutsche Welle: «Авторемонтні підприємства та нафтові концерни одностайно вважають автомобіль із повітряним двигуном „недопрацьованим“. Втім, це можна списати на їхню упередженість. Однак і багато незалежні експертиналаштовані швидше скептично, тим більше, що низка великих автомобілебудівних концернів - наприклад, "Фольксваген" - вже в 70-х і 80-х роках вели дослідження в цьому напрямку, але потім згорнули їх через повну безперспективність». Майже такої ж думки дотримуються і захисники довкілля: «Потрібно дуже багато часу, щоб переконати автомобільних виробниківрозпочати випуск „повітряних“ двигунів. Автомобільні компанії вже витратили величезну кількість грошей на експерименти з електричними автомобілями, які виявилися незручними та дорогими. Їм більше не потрібні нові ідеї». Zero Pollution – двигуни з нульовим викидом шкідливих речовин. Крім цього, вони легкі та компактні. Але Deutsche Welle звертає увагу на те, що в різних публікаціях «опис двигуна та принципова схема його роботи грішать неточностями та помилками, а, крім того, версії різними мовами не тільки неабияк різняться, але часом і прямо суперечать один одному. Чи не в кожному виданні наводяться свої, відмінні від інших, технічні характеристики. Розкид цифр настільки великий, що мимоволі задаєшся питанням: невже вони ставляться до одного й того автомобіля? Ще одна дивна закономірність полягає в тому, що з кожною наступною публікацією параметри автомобіля покращуються: то потужність підросте, то ціна впаде, то зменшиться маса, то ємність балонів збільшиться. Отже, сумніви тут цілком доречні та виправдані. Проте чекати лишилося недовго. Ймовірно, вже наступного року ми точно дізнаємося, що таке цей розроблений фірмою MDI двигун на стиснутому повітрі - революція в автомобілебудуванні або у всіх сенсах слова «дута» сенсація». Тим часом цілком можливо, що й у 2002 році інтрига зі «повітромобілем» не вирішиться. Внаслідок тривалих пошуків інформації в Мережі було виявлено один більш-менш «живий» сайт, який обіцяє серійне виробництво революційних автомобілів 2003 року. До речі, під час пошуків було знайдено багато цікавого на «повітряну» тему. Цікаво, що на міжнародному ярмарку іграшок, що відбувся в лютому 2001 року в Нюрнберзі, канадська фірма Spin Master запропонувала покупцям модель літака, оснащеної двигуном, що працює на стислому повітрі. Міні-резервуар можна надувати будь-яким насосом, і пропелери забирають оригінальну іграшку в небеса. Крім того, в Інтернеті є комерційна пропозиція, адресована, мабуть, уряду Москви. У цьому документі одна столична компанія пропонує чиновникам «ознайомитись із пропозицією автомобільної фірми MDI (Франція) про виробництво в Москві абсолютно екологічно чистих та економічних автомобілів». Зустрілася і пропозиція В. А. Конощенка, який повідомляє про винайдений ним автомобіль, який працює на стисненому повітрі, додаючи опис пристрою. Також потрапив на очі винахід Раїса Шаймухаметова – «Садохід», який «наводиться в рух від стисненого повітря: під капотом невеликий двигун та серійний компресор. Повітря обертає автономно один від одного два блоки (ліворуч і праворуч) ексцентричних роторів (поршнів). Ротори в блоці через ходові колеса з'єднані гусеничним ланцюгом». У результаті склалося двояке враження: з одного боку не до кінця зрозуміла історія з французьким «повітряномобілем», а з іншого - куди чіткіше відчуття, що «повітряний» транспорт давно використовується і особливо чомусь у Росії. І до того ж з позаминулого століття. Є дані про те, що спроектований самоуком І. Ф. Александровським 33-метровий підводний човен з двигуном, що працює на стислому повітрі, влітку 1865 був спущений на воду, успішно пройшов ряд випробувань і тільки після цього затонув. МАШИНА НАГРА - ДУТА СЕНСАЦІЯ Ошарашуюча ідея - автомобіль на стислому повітрі - виявилася міфом Сергій ЛЕСКОВ Відомих на Землі запасів нафти вистачить не більше ніж на 50 років. Чим тільки не намагаються замінити бензин, який, до того ж, є головним джерелом забруднення повітря у великих містах. І зрідженим природним газом, і різноманітних синтезованими газами і рідинами, і навіть спиртом. Довго надії покладалися на електромобіль, та його технічні характеристики невисокі, а утилізація джерела енергії виявилася проблемою для екології. І ось нова, приголомшлива ідея - автомобіль на стислому повітрі. Французький інженер Гі Негр отримав популярність в автомобільному світі своїми стартерами для болідів "Формули-1" та авіаційних моторів. У його конструкторському досьє 70 патентів. Це говорить про те, що Негр не самоучка з-поміж тих, хто докучає своїми відкриттями всім автомобільним фірмам світу. Декілька років тому шановний Негр створив фірму MDI (Motor Development International), яка зайнялася розробкою двигунами на стислому повітрі. Перша реакція будь-якого експерта - марення, дурощі і знову марення. Але ще 1997 року в Мексиці парламентська комісія з транспорту зацікавилася цією розробкою, фахівці відвідали завод у Бриньйолі та підписали угоду про поступову заміну всіх 87 тисяч таксі в Мехіко, найзагризенішій столиці світу, машинами з чистим "видихом". Два роки тому на виставці Auto Africa Expo 2000 відбулася презентація створеного командою Негра концепт-кара під назвою e. Volution. Як і було обіцяно, як паливо він використовував стиснене повітря. У Йоганнесбурзі на хвилі загального інтересу було оголошено початок серійного випуску диво-автомобіля з двигуном Zero Pollution в 2002 році. У ПАР передбачалося зробити 3 тисячі e. Volution. Призначений рік у дворі. Де ж "повітряномобіль"? Публікацій на цю тему багато, але характеристики скачуть, ніби мова не про техніку, а про арабського жеребця. Якщо усереднити всі протоколи, то буде такий портрет: e . Volution важить 700 кг, двигун Zero Pollution - 35 кг. Автомобіль може проїхати без дозаправки 200 км. Максимальна швидкість – 130 км/год. На швидкості 80 км/год може рухатися 10 годин. Орієнтовна ціна – 10 тисяч доларів. Щоб закачати в балони повітря, потрібна енергія, а електростанції теж джерело забруднень. Автори проекту порахували ККД у ланцюжку "нафтоперегонний завод - автомобіль" для бензинового, електричного та повітряного двигуна: 9, 13 та 20% відповідно. Тобто "повітряна машина" лідирує з помітним відривом. Сама заправка займає близько 4 годин, а балони заховані під днище. Принцип роботи "повітряника" не відрізняється від двигуна внутрішнього згоряння. Немає через відсутність пального тільки самого згоряння. Немає, крім того, систем запалення, упорскування палива, бензобака. Повітря у балонах знаходиться під тиском 200 атмосфер. Ідея конструкторів така: у малий циліндр засмоктується частина вихлопу та стискується поршнем до тиску 20 атмосфер. Розпечене до 400 градусів повітря виштовхується в камеру, яка є аналогом камери згоряння. До неї подається стиснене повітря з балонів. Він нагрівається і в результаті поршень циліндра рухається, передаючи робоче зусилля на колінчастий вал. У міру наближення до оголошеної дати випуску в публікаціях на цю тему різнобій дедалі помітніший. Складається враження, що команда Гі Негра зіштовхнулася із серйозними технічними проблемами. Щоб роз'яснити ситуацію, "Известия-Наука" звернулися до найавторитетніших у нашій країні фахівців із Державного наукового центру"Науково-дослідний автомобільний та автомоторний інститут(НАМІ)". - Ми розрахували робочий цикл цього двигуна, - сказав завідувач відділу газобалонного обладнання НАМІ Владислав Лукшо. - Це чергова спроба обдурити основоположні закони природи, проскочити повз правила термодинаміки. Можна цю ідею розвинути: змусити водія качати ногами повітря. Ідея двигуна на стиснутому повітрі безглузда, тому що його ККД дуже малий.Отримана від механічного стиснення енергія на кілограм ваги в 20-30 разів поступається хімічної енергії вуглеводневого палива.У бензину конкурентів не видно.Вище показники тільки у атомної енергії.Цей e.Volution зможе їздити тільки на невеликі відстані, як літають іграшки з пневмодвигунами.Скептичне ставлення до двигуна на стислому повітрі зовсім не означає, у цьому впевнені фахівці НАМІ, що спроби знайти альтернативу бензиновому двигуну приречені. газових двигунівна пропан-бутані, які поступаються тепловіддачі палива бензиновому двигуну тільки в 1,5 рази. Робляться впродовж заповітів чонкінського приятеля Гладишева зусилля, щоб освоїти двигун на біогазі, який отримують з усіляких покидьків. Великі перспективи у водню, причому способи його застосування дуже різноманітні – від добавок до бензину до зрідження або використання у вигляді сполук з металами (гідридів). Згідно останнім розробкамНАМІ, водень краще не спалювати: в тепловиділяючій елементі він вступає в реакцію, виникає електричний струм, який перетворюється на механічну енергію. Ще один варіант - спирт, який енергетично "сильніший" за газ, хоча і "слабший" за бензин. Двигуни на спирті набули поширення в Бразилії. Щоправда, у Росії про впровадження цієї конструкції й говорити не варто – просто безглуздо.

У більшості країн світу автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння поки що є основним засобом пересування. У країнах «золотого мільярда», де вимоги до авто набагато вищі, ситуація виглядає інакше – там автомобілі, які працюють на електриці та інших альтернативних видах палива, стають провідним напрямком у виробництві.

Проте становлення електромобіля як нового стандарту автопромисловості не зупинило ініціативу вчених та розробників нових видів транспортних засобів.

За останні двадцять років у світі було створено безліч різних прототипів автомобілів: на водневому паливі, біопаливі, сонячних батареяхі т.д. Однак не можна з упевненістю заявити, що якась із цих альтернатив має реальні перспективи конкурувати з «традиційними» бензиновими автота електромобілями.

Проблема тут у тому, що вирішальним чинником завжди є простота та дешевизна виробництва, і якщо альтернативний варіант нерентабелен, то всі інші його переваги вже не мають особливого значення.

У такій ситуації експерименти великих автомобільних компаній мають набагато більше шансів на визнання та масове виробництво. Прикладом такої розробки є Air Hybrid, інноваційна гібридна установка, що складається з удосконаленого двигуна внутрішнього згоряння та гідравлічного компресора, спроектована та створена фахівцями PSA Peugeot Citroen.

Цей французький концерн, який об'єднав у собі потенціал двох відомих автомобільних компаній, ставив за мету створення нового типу двигуна, в якому замість електрики використовуватиметься стиснене повітря. Air Hybrid став успішним завершенням чергового етапу програми компанії, спрямованої на зменшення витрати палива в автомобілях марки до рекордних 2 літрів на 100 кілометрів шляху.

Революційність Air Hybrid у тому, що такий двигун може працювати відразу в трьох режимах – тільки на стислому повітрі, на бензині, а також одночасно на повітрі та на бензині. Одна з головних переваг такого рішення – це суттєве зниження ваги, яке саме так само є важливим фактором в економії палива.

Гідравлічна система не тільки менше важить, а й набагато дешевше у виробництві, ніж традиційна система, що включає акумуляторні батареї. Крім цього гідравліка надійніша – з нею стають непотрібними багато складних. електронні системи, яких у звичайному автомобілізанадто багато і які керують усім - від пуску двигуна до вбудованого алкотестеру.

Варто відзначити, що вбудовані професійні алкотестери, які тестують водія перед пуском двигуна, – це популярне рішення у багатьох європейських автовиробників.

новий гібридний двигунвід Peugeot Citroen складається з бензинового двигуна, адаптованої трансмісії епіциклічного типу, де замість електричного двигуна застосовуватиметься гідравлічний компресор.

У прототипі під підлогою автомобіля розміщено два балони, що містять стиснене повітря – в одному повітря низького, а в іншому високого тиску.

На стиснутому повітрі такий автомобіль може пересуватися зі швидкістю до 70 км/год, що є оптимальним для поїздок містом. Коли знадобиться збільшити швидкість, можна буде переключитися на бензиновий двигун, а для екстремального прискорення двигуни працюватимуть разом.

Декілька років тому світ облетіла новина про те, що індійська компанія Tata збирається запустити в серію автомобіль, що працює на стислому повітрі. Плани так і залишилися планами, але пневматичні автомобілі стали трендом: щороку з'являється кілька цілком життєздатних проектів, а компанія Peugeot 2016 року планувала поставити на конвеєр повітряний гібрид. Чому ж пневмокари раптово увійшли до моди?

Все нове – це добре забуте старе. Так, електромобілі наприкінці XIX століття були популярнішими за бензинових побратимів, потім вони пережили сторічне забуття, а потім знову «повстали з попелу». Те саме стосується і пневмотехніки. Ще 1879 року французький піонер авіації Віктор Татен спроектував літак A? roplane, котрий мав підніматися у повітря завдяки двигуну на стиснутому повітрі. Модель цієї машини успішно літала, хоча у повному розмірі літак збудований не був.

Родоначальником пневмодвигунів на наземному транспорті став інший француз, Луї Мекарскі, який розробив подібний силовий агрегат для паризьких та нантських трамваїв. У Нант машини випробували наприкінці 1870-х, а до 1900 Мекарскі володів парком з 96 трамваїв, що доводило ефективність системи. Згодом пневматичний «флот» було замінено електричним, але початок було покладено. Пізніше пневмолокомотиви знайшли собі вузьку сферу повсюдного застосування шахтну справу. У той же час почалися спроби поставити повітряний двигун на автомобіль. Але до початку XXIстоліття ці спроби залишалися одиничними і не вартими уваги.

Плюси: відсутність шкідливих викидів, можливість заправки автомобіля в домашніх умовах, невисока вартість через простоту конструкції двигуна, можливість застосування рекуператора енергії (наприклад, стискання та накопичення додаткового повітря за рахунок гальмування автомобіля). Мінуси: низькі ККД (5-7%) та щільність енергії; необхідність у зовнішньому теплообміннику, оскільки при зменшенні тиску повітря двигун сильно переохолоджується; низькі експлуатаційні показникипневмоавтомобілів.

Переваги повітря

Пневматичний двигун (або, як кажуть, пневмоциліндр) перетворює енергію повітря, що розширюється, в механічну роботу. За принципом дії він аналогічний гідравлічному. "Серце" пневмодвигуна - поршень, до якого прикріплений шток; навколо штока навита пружина. Повітря, що надходить у камеру, зі збільшенням тиску долає опір пружини та переміщає поршень. На фазі випуску, коли тиск повітря падає, пружина повертає поршень у вихідне положення- І цикл повторюється. Пневмоциліндр цілком можна назвати двигуном внутрішнього незгоряння.

Більш поширена мембранна схема, де роль циліндра виконує гнучка мембрана, до якої так само прикріплений шток з пружиною. Її перевага полягає в тому, що не потрібна така висока точність посадки рухомих елементів, які не потрібні мастильні матеріалиа герметичність робочої камери підвищується. Існують також роторні (пластинчасті) пневмодвигуни – аналоги ДВЗ Ванкеля.

Крихітний тримісний пневмоавтомобіль французької MDI був представлений широкому загалу Женевському автосалоні 2009 року. Він має право пересуватися виділеними велодоріжками і не вимагає наявності водійських прав. Мабуть, найперспективніший пневмокар.

Основні плюси пневмодвигуна - це його екологічність і низька вартість"палива". Власне, через безвідходність пневмолокомотиви і набули поширення у шахтній справі — при використанні ДВЗ у замкнутому просторі повітря швидко забруднюється, різко погіршуючи умови роботи. Відпрацьовані гази пневмодвигуна — це звичайне повітря.

Один із недоліків пневмоциліндра — відносно низька щільність енергії, тобто кількість енергії, що виробляється на одиницю об'єму робочого тіла. Порівняйте: повітря (при тиску 30 МПа) має густину енергії близько 50 кВт год на літр, а звичайний бензин- 9411 кВт год на літр! Тобто бензин як паливо ефективніший майже у 200 разів. Навіть з урахуванням не дуже високого ККДбензинового двигуна він "видає" в результаті близько 1600 кВт год на літр, що значно вище, ніж показники пневмоциліндра. Це обмежує всі експлуатаційні показники пневмодвигунів та рухомих ними машин (запас ходу, швидкість, потужність тощо). Крім того, пневмодвигун має відносно невеликий ККД - близько 5-7% (проти 18-20% у ДВЗ).

Пневматика XXI століття

Актуальність екологічних проблем XXI століття змусила інженерів повернутися до давно забутої ідеї використання пневмоциліндра як двигун для дорожнього транспортного засобу. По суті, пневмоавтомобіль екологічніший навіть за електромобіль, елементи конструкції якого містять шкідливі для навколишнього середовища речовини. У пневмоциліндрі ж повітря і нічого крім повітря.

Тому основним інженерним завданням було приведення пневмокара до виду, в якому він міг би конкурувати з електромобілями за експлуатаційними характеристиками та вартістю. Підводних каменів у цій справі безліч. Наприклад, проблема дегідратації повітря. Якщо в стислому повітрі буде хоча б крапля рідини, то через сильне охолодження при розширенні робочого тіла вона перетвориться на лід, і двигун просто затихне (або навіть вимагатиме ремонту). Звичайне літнє повітря містить приблизно 10 г рідини на 1 м 3 і при наповненні одного балона потрібно витратити додаткову енергію (близько 0,6 кВт год) на дегідратацію - причому ця енергія непоправна. Даний фактор зводить нанівець можливість якісної домашньої заправки - обладнання для дегідратації неможливо встановити та експлуатувати в домашніх умовах. І це лише одна із проблем.

Проте тема пневмоавтомобіля виявилася надто привабливою, щоб про неї забути.

На повному баку та повній заправці повітрям Peugeot 2008 Hybrid Airможе проїхати до 1300 км.

Відразу у серію?

Одне з рішень, що дозволяють мінімізувати недоліки пневмодвигуна, – полегшення автомобіля. Справді, міській мікролітражці не потрібен великий запас ходу та швидкість, а от екологічні показники у мегаполісі відіграють значну роль. Саме на це розраховують інженери франко-італійської компанії Motor Development International, які на Женевському автосалоні 2009 року представили світові пневмоколяску MDI AIRpod та її серйозніший варіант MDI OneFlowAir. MDI почали «боротися» за пневмокар ще в 2003-му, показавши концепт Eolo Car, але лише через десять років, набивши безліч шишок, французи прийшли до прийнятного для конвеєра рішення.

MDI AIRpod — це щось середнє між автомобілем та мотоциклом, прямий аналог мотоколяски-«інвалідки», як її часто називали в СРСР. Завдяки 5,45-сильному повітряному двигуну триколісна малолітражка масою всього 220 кг може розігнатися до 75 км/год, а запас її ходу становить 100 км базовому варіантіабо 250 км у більш серйозній конфігурації. Цікаво, що AIRpod взагалі не має керма — машина керується джойстиком. Теоретично вона може пересуватися як дорогами загального користування, так і велодоріжками.

AIRpod має всі шанси на серійне виробництво, оскільки в містах з розвиненою велоструктурою, наприклад в Амстердамі, такі машинки можуть бути затребувані. Одна заправка повітрям на спеціально обладнаній станції займає близько півтори хвилини, а вартість пересування становить у результаті близько 0,5 на 100 км - дешевше просто нікуди. Тим не менш, заявлений термін серійного виробництва (весна 2014 року) вже минув, а віз і нині там. Можливо, MDI AIRpod з'явиться на вулицях європейських міст 2015-го.

Кросовий мотоцикл, побудований австралійцем Діном Бенстедом на шасі Yamaha, здатний розганятися до 140 км/год і їхати безупинно протягом трьох годин на швидкості 60 км/год. Повітряний двигун системи Анжело ді П'єтро важить лише 10 кг.

Другий передсерійний концепт – це відомий проект індійського гіганта Tata, автомобіль MiniCAT. Проект був запущений одночасно з AIRpod, але, на відміну від європейців, індуси заклали у програму нормальний, повноцінний мікроавтомобіль із чотирма колесами, багажником та традиційним компонуванням (у AIRpod, зауважимо, пасажири та водій сидять спинами один до одного). Маса Tata трохи більше, 350 кг, максимальна швидкість - 100 км/год, запас ходу - 120 км, тобто MiniCAT загалом схожий на машину, а не на іграшку. Цікаво, що в компанії Tata не мучилися з розробкою повітряного двигуна «з нуля», а за $28 млн придбали права на використання розробок MDI (що дозволило останній утриматися на плаву) і вдосконалили двигун для руху більшого транспортного засобу. Одна з фішок цієї технології - використання тепла, що виділяється при охолодженні повітря, що розширюється, для нагріву повітря при заправці балонів.

Спочатку Tata збиралася поставити MiniCAT на конвеєр у середині 2012 року та виробляти близько 6000 одиниць на рік. Але обкатка продовжується, а серійне виробництво відкладено до найкращих часів. За час розробки концепт встиг змінити ім'я (раніше він називався OneCAT) та дизайн, так що яка його версія надійде у результаті у продаж, не знає ніхто. Здається навіть представники Tata.

На двох колесах

Чим легше автомобіль на стислому повітрі, тим ефективніший у плані експлуатаційних та економічних показників. Логічний висновок із цього твердження — чому б не зробити скутер чи мотоцикл?

Цим перейнявся австралієць Дін Бенстед, який у 2011 році продемонстрував світові кросовий мотоцикл O 2 Pursuit із силовим агрегатом, розробленим фірмою Engineair. Остання спеціалізується на згаданих роторних повітряних двигунах розробки Анжело ді П'єтро. По суті, це класичне компонування «ванкелі» без згоряння — ротор приводиться в рух подачею повітря в камери. Бенстед пішов під час розробки від зворотного. Спершу він замовив Engineair двигун, а потім побудував навколо нього мотоцикл, використавши раму та частину елементів від серійної Yamaha WR250R. Машина вийшла напрочуд енергоефективною: на одній заправці вона проходить 100 км і в теорії розвиває максимальну швидкість 140 км/год. Ці показники перевищують аналогічні у багатьох електричних мотоциклів. Бенстед дотепно зіграв на формі балона, вписавши його в раму, — це дозволило заощадити місце; двигун вдвічі компактніший за свого бензинового побратима, а вільне місцедозволяє встановити другий балон, збільшивши пробіг мотоцикла вдвічі.

Але, на жаль, O 2 Pursuit залишився лише одноразовою іграшкою, хоч і був номінований на престижну винахідницьку премію, започатковану Джеймсом Дайсоном. Через два роки ідею Бенстеда підхопив інший австралієць, Дарбі Бічено, який запропонував створити за схожою схемою не мотоцикл, а суто міський транспортний засіб, скутер. Його EcoMoto 2013 має бути зроблений з металу та бамбука (ніякого пластику), але далі рендерів та креслень справа поки що не просунулась.

Крім Бенстеда і Бічено, подібну машину в 2010 році збудував Евін І Ян (його проект називався Green Speed ​​Air Motorcycle). Всі три конструктори, до речі, були студентами Королівського технологічного інституту Мельбурна, і тому їхні проекти схожі, використовують один і той же двигун і не мають шансу на серію, залишаючись дослідницькими роботами.

В 2011 році спортивний автомобіль Toyota Ku: Rin встановив світовий рекорд швидкості для транспортних засобів, що рухаються енергією стисненого повітря. Зазвичай пневмоавтомобілі не розганяються більш ніж до 100-110 км/год, концепт Toyota показав офіційний результат 129,2 км/год. Зважаючи на «заточеність» на швидкість, Ku: Rin на одній зарядці міг проїхати всього 3,2 км, але більше триколісного одномісного боліда і не потрібно. Рекорд встановлено. Цікаво, що до того рекорд становив лише 75,2 км/год і був встановлений у Бонневіллі болідом Silver Rod конструкції американця Дерека Макліша влітку 2010 року.

Корпорації на старті

Вищесказане підтверджує, що у повітряних автомобілів майбутнє є, але, швидше за все, не в чистому вигляді». Все-таки вони мають обмеження. Той же MDI AIRpod провалив абсолютно всі краш-тести, оскільки його надлегка конструкція не дозволяла належним чином захищати водія та пасажирів.

А ось використовувати пневмотехнології як додаткове джерело енергії в гібридному автомобілі цілком реально. У зв'язку з цим компанія Peugeot оголосила про те, що з 2016 року частина кросоверів Peugeot 2008 випускатиметься в гібридному варіанті, одним із елементів якого буде встановлення Hybrid Air. Ця система розроблена у співпраці з Bosch; суть її в тому, що енергія ДВС запасатиметься не у формі електроенергії (як у звичайних гібридах), а в балонах зі стисненим повітрям. Щоправда, плани так і залишилися планами: на Наразіна серійні автомобілі установка не встановлюється.

Peugeot 2008 Hybrid Air зможе рухатись, використовуючи енергію ДВЗ, повітряного силового агрегату або їх комбінації. Система сама розпізнаватиме, яке з джерел енергоефективніше в тій чи іншій ситуації. У міському циклі, зокрема, 80% часу використовуватиметься енергія стисненого повітря — він надає руху гідронасосу, який обертає вал при відключеному ДВЗ. Сумарна економія палива за такої схеми становитиме до 35%. Під час роботи на чистому повітрі максимальна швидкість автомобіля обмежується 70 км/год.

Концепт Peugeot виглядає абсолютно життєздатним. З урахуванням екологічних переваг подібні гібриди цілком зможуть потіснити електричні протягом п'яти-десяти років. І світ стане трішки чистішим. Або не стане.

Розроблена французькою компанією Motor Development International (MDI) машинка під назвою AIRPod поводиться стиснутим повітрям. Хоча випускається вона з 2009 року, довгий час вона викликала у всіх (за винятком хіба що фанатів-екологів) лише поблажливу посмішку. Справді, спочатку вона могла експлуатуватися лише в теплому кліматі: розроблений на початку 1990-х років пневматично-пропелерний двигун не запускався за низьких температур. І хоча сьогодні вже розроблено систему підігріву стисненого повітря, що розширює географію застосування AIRPod, придбати його можна лише на Гаваях (штат США).

Дорожнє шоу

Навесні 2015 року незалежна компанія ZPM (Zero Pollution Motor – «Двигуни з нульовим забрудненням») провела у прайм-тайм американського телеканалу ABC публічне road-show – презентацію з метою залучення інвесторів (дослівно перекладається російською мовою як «дорожнє шоу»). ZPM викупила у французів право на виробництво та продаж нової моделі AIRPod – поки що лише на Гаваях, обраних як «стартовий ринок».

Презентували проект заводу з виробництва екологічно чистих автомобілівдва акціонери ZPM – відомий американський співак Пет Бун (пік його кар'єри припав на 1950-ті роки) та кінопродюсер Ейтан Такер («Шрек», «Сім років у Тибеті» та ін.). Вони пропонували потенційним інвесторам (т. зв. «бізнес-ангелам») 50% акцій ZPM за 5 млн. доларів.

Інвестори розщедрюватися не поспішали. При цьому Роберт Хер'явець, який вважався найбільш перспективним з них, власник і засновник канадської IT-компанії Herjavec Group, заявив, що йому цікаві продажі AIRPod не в одному окремо взятому штаті, а на території всіх США. Отже, в даний час керівництво ZPM веде переговори з французами про розширення території продажу.

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

Сьогоднішня тема розмови стосується саме пневмомобілів. Пневмомобіль є 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 паровий машиниДжеймса Уатта, понад 2 тисячі років тому, Героном Олександрійським. Ідею Герона розвинув і втілив у невеликий візок бельгієць Фердинанд Вербіст, 1668 року

Історія створення автомобіля доносить до нас не так багато інформації про успішні та невдалих спробахвинахідників застосувати як двигун простий і дешевий механізм. Спочатку були спроби використання сили великої пружини та сили маховика. Ці механізми міцно закріпили свої позиції дитячих іграшках. Але застосування їх як двигун повнорозмірного автомобіляздається несерйозним. Тим не менш, такі спроби продовжуються і схоже на те, що вже незабаром, незвичайні автомобілізможуть впевнено конкурувати з автомобілями, оснащеними ДВЗ.

Незважаючи на безперспективність даного напряму робіт в області автомобільного транспорту, пневмомобіль має дуже багато переваг. Це надзвичайна простота та надійність конструкції, її довговічність та 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 та транспорту, виникла давно і була запатентована у Великій Британії, ще в 1799 році. Мабуть, виникла вона з бажання максимально спростити паровий двигун і зробити його гранично компактним, щоб використовувати на автомобілі. Практичне використання пневмодвигуна було здійснено в Америці, 1875 року. Там будували шахтні локомотиви, які працювали на стислому повітрі. Перший легковий автомобільз пневмодвигуном, вперше був продемонстрований в 1932 році в Лос-Анджелесі.

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

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

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

І все ж, спроби створення серійного автомобілябез двигуна внутрішнього згоряння, або з його частковим, другорядним використанням — продовжуються.

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

Американці теж готують до масового виробництва шестимісний автомобіль CityCAT,
працює на стиснутому повітрі. При довжині 4.1м. та шириною 1.82м., автомобіль важить 850 кілограм. Він може розвивати швидкість до 56 км/год та долати відстань до 60 кілометрів. Показники дуже скромні, але для міста цілком терпимі, з урахуванням численних переваг автомобіля і його дуже низької вартості. Які ж вони, ці переваги?

Усі, хто має автомобіль, або мають відношення до автомобільного транспорту, чудово знають наскільки складний конструктивно сучасний автомобільний двигунвнутрішнього згоряння. Крім того, що сам двигун конструктивно досить складний, йому потрібна система дозування та вписку палива, система запалення, стартер, система охолодження, глушник, механізм зчеплення, коробка передач та складна трансмісія.

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

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

Щоб збільшити дальність пробігу пневмомобіля, потрібно збільшити об'єм повітряних балонів та підвищити тиск повітря у балонах. І те, й інше має жорсткі обмеження за габаритами, вагою та міцністю балонів. Може бути колись ці проблеми будуть вирішені, а поки що застосовуються так звані гібридні схеми рухових установок.

Зокрема, для пневмомобіля пропонується використовувати малопотужний двигунвнутрішнього згоряння, що здійснює постійне підкачування повітря у робочі балони. Двигун працює постійно, підкачуючи повітря в балони, і вимикається лише коли тиск у балонах досягне макісмального значення. Таке рішення дозволяє значно скоротити витрати бензину, викид чадного газу в атмосферу та збільшити дальність пробігу пневмомобіля.

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

Суть будь-якої гібридної схеми в тому, щоб поповнювати енергію, що витрачається, за допомогою двигуна внутрішнього згоряння. Це дозволяє використовувати двигун меншої потужності. Він працює в найвигіднішому режимі і споживає менше палива, а отже, 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 у світлофорів, при русі накатом і спусках з ухилів, тяговий двигун не споживає енергії і відбувається чисте заряджання 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 у балонах. Чи не виявиться це, що зводить нанівець всі переваги гібридного автомобіля? Чи не вийде, що економія бензину виявиться не такою суттєвою, як хотілося б?

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

Зате з'явилася інша ідея — чому замість високого тиску повітря не використовувати вакуум? Якщо балон зі стисненим повітрям зазнає будь-яких пошкоджень, або тиск повітря перевищить допустиме, то це може призвести до миттєвого його руйнування, на кшталт вибуху. Вакуумному балону таке не загрожує, його може просто сплющити атмосферним тиском.

Щоб отримати високий тиску балоні, близько 300 бар, потрібен спеціальний компресор. Щоб отримати вакуум у балоні, достатньо впустити всередину порцію звичайної водяної пари. Охолола пара перетвориться на воду, зменшившись в об'ємі 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 пневмодвигун не повітря, а пара. Здійснивши роботу, пара проходить через систему охолодження, де остигає і перетворившись на воду, потрапляє у вакуумний балон. Тобто, якщо через двигун пропущено пару, скажімо в 1600 см.3, то в балон потрапить лише 1 см.3 води. Таким чином, у вакуумний балон надходить лише незначна кількість води та тривалість його роботи збільшується багаторазово.

Повернемося, однак, до наших пневмомобілів. Індійська компанія Tata Motors має намір серійно випускати компактний міський автомобіль, що працює на стислому повітрі. Компанія стверджує, що їхній 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 розганяти автомобіль зможе до 80 км/год і дальність пробігу складе 130 км. Ще один пневмомобіль американської фірми MDI, маленький тримісний MiniCAT також планується запустити до серії.

Пневмомобілі зацікавилися багато фірм. Австралія, Франція, Мексика та низка інших країн готові також почати випускати у себе цей незвичний поки що, але обнадійливий вид транспорту. Двигуну внутрішнього згоряння таки доведеться зійти з арени і поступитися місцем іншому двигуну, простішому і надійнішому. Коли це станеться, поки що сказати важко, але станеться неодмінно. Прогрес не може стояти дома.