Пневматический аппарат

редактировать
Самолет Виктор Татин 1879 года использовал двигатель сжатого воздуха в качестве тяги. Оригинальный корабль, Musée de l'Air et de l'Espace. Первая подводная лодка с механическим приводом , 1863 Plongeur, использовала двигатель сжатого воздуха. Musée de la Marine (Рошфор).

A Пневматический транспорт (CAV ) - это транспортный механизм, заправляемый цистернами с атмосферным газом и приводится в движение выпуском и расширением газа внутри пневматического двигателя. CAV нашли применение в торпедах, локомотивах, используемых при рытье туннелей, и ранних прототипах подводных лодок. Потенциальные экологические преимущества вызвали общественный интерес к CAV как легковым автомобилям, но они не были конкурентоспособными из-за низкой плотности энергии сжатого воздуха и неэффективности процесса сжатия / расширения.

Compressed - воздушная силовая установка также может быть включена в гибридные системы, такие как аккумуляторная электрическая силовая установка. Такая система называется гибридно-пневматической электрической силовой установкой. Кроме того, в сочетании с этой системой может использоваться рекуперативное торможение.

Содержание
  • 1 Резервуары
  • 2 Сжатый воздух
  • 3 Выход выхлопа
  • 4 История
  • 5 Преимущества
  • 6 Недостатки
  • 7 Возможные улучшения
  • 8 Транспортные средства
    • 8.1 Серийные автомобили
    • 8.2 Экспериментальные автомобили и мотоциклы
    • 8.3 Поезда, трамваи, лодки и самолеты
  • 9 См. Также
  • 10 Ссылки
  • 11 Внешние ссылки
Танки

резервуары должны быть спроектированы в соответствии со стандартами безопасности, соответствующими сосуду высокого давления, например, ISO 11439.

Резервуар для хранения может быть изготовлен из металла или композитных материалов. Волокнистые материалы значительно легче металлов, но обычно дороже. Металлические резервуары могут выдерживать большое количество циклов давления, но их необходимо периодически проверять на наличие коррозии.

Одна компания хранит воздух в резервуарах с плотностью 4500 фунтов на квадратный дюйм (около 30 МПа) и вмещает около 3200 кубических футов (около 90 кубических метров) воздуха.

Баки можно заправить на станции техобслуживания, оборудованных теплообменниками, или в течение нескольких часов дома или на стоянках, подключив автомобиль к электросети через бортовой компрессор. Стоимость вождения такого автомобиля, как правило, составляет около 0,75 евро на 100 км, при полной заправке на «заправочной станции» около 3 долларов США.

Сжатый воздух

Сжатый воздух имеет низкую плотность энергии. В контейнерах на 300 бар достигаются значения около 0,1 МДж / л и 0,1 МДж / кг, что сравнимо со значениями электрохимических свинцово-кислотных аккумуляторов. В то время как батареи могут в некоторой степени поддерживать свое напряжение во время разряда, а химические топливные баки обеспечивают одинаковую удельную мощность от первого до последнего литра, давление в резервуарах со сжатым воздухом падает по мере удаления воздуха. Потребительский автомобиль обычного размера и формы обычно потребляет 0,3–0,5 кВтч (1,1–1,8 МДж) на милю использования, хотя нетрадиционные размеры могут работать со значительно меньшими затратами.

Выходные выбросы

Подобно другим технологиям хранения энергии, не связанным с сжиганием, воздушное транспортное средство перемещает источник выбросов из выхлопной трубы транспортного средства в центральную электростанцию. При наличии источников с низким уровнем выбросов чистое производство загрязняющих веществ может быть уменьшено. Меры по контролю за выбросами на центральной электростанции могут быть более эффективными и менее дорогостоящими, чем обработка выбросов широко разбросанных транспортных средств.

Поскольку сжатый воздух фильтруется для защиты компрессорного оборудования, в выпускаемом воздухе меньше взвешенной пыли, хотя в двигателе может быть унос смазочных материалов. Машина работает, когда газ расширяется.

История
Gotthardbahn: Пневматический локомотив с прикрепленным к нему резервуаром под давлением.

Сжатый воздух использовался с 19 века для питания мин локомотивов и трамваев. городов, таких как Париж (через центральную, на уровне города, систему распределения энергии сжатого воздуха), и ранее был основой военно-морской торпедной установки.

Во время строительства Gotthardbahn с 1872 по 1882 год, пневматические локомотивы использовались при строительстве Gotthard Rail Tunnel и других туннелей Gotthardbahn.

В 1903 году компания Liquid Air, расположенная в Лондоне, Англия, произвела ряд автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном воздухе. Основная проблема этих автомобилей и всех автомобилей с пневмоприводом - это нехватка крутящего момента, создаваемого «двигателями», и стоимость сжатия воздуха.

С 2010 года несколько компаний начали разработку сжатого воздуха. воздушные автомобили, включая гибридные типы, которые также включают бензиновый двигатель; ни один из них не был опубликован или протестирован третьими сторонами.

Преимущества

Пневматические транспортные средства во многих отношениях сравнимы с электромобилями, но вместо батарей для хранения энергии используется сжатый воздух.

Недостатки
Концепт PSA Peugeot Citroën Hybrid Air, представленный на Женевском автосалоне 2013 .

Главный недостаток - косвенное использование энергии. Энергия используется для сжатия воздуха, который, в свою очередь, обеспечивает работу двигателя. Любое преобразование энергии между формами приводит к потерям. Для обычных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания энергия теряется при преобразовании нефти в пригодное для использования топливо, включая бурение, очистку, труд, хранение и, в конечном итоге, транспортировку до конечного пользователя. В автомобилях со сжатым воздухом энергия теряется, когда электрическая энергия преобразуется в сжатый воздух, и когда топливо, будь то уголь, природный газ или ядерное топливо, сжигается для привода электрических генераторов.

  • Когда воздух расширяется, как в двигателе, он резко охлаждается (адиабатическое охлаждение ; эффект Джоуля – Томсона ) и должен быть нагрет до температуры окружающей среды с помощью теплообменника, аналогичного к интеркулеру, используемому в двигателях внутреннего сгорания. Нагрев необходим для получения значительной части теоретической выходной энергии. С теплообменником могут возникнуть проблемы. Хотя он выполняет ту же задачу, что и промежуточный охладитель, разница температур между входящим воздухом и рабочим газом меньше. При нагревании накопленного воздуха устройство становится очень холодным и может обледенеть в прохладном влажном климате.
  • Заправка баллона со сжатым воздухом с помощью домашнего или недорогого обычного воздушного компрессора может занять до 4 часов., в то время как специализированное оборудование на станциях обслуживания может заполнить резервуары всего за 3 минуты.
  • Цистерны очень сильно нагреваются при быстром заполнении. Акваланги можно погружать в воду, чтобы охладить их при наполнении. Это было бы невозможно с баками в автомобиле, и, следовательно, для заполнения баков потребовалось бы много времени, или они должны были бы потреблять меньше, чем полная заправка, поскольку тепло увеличивает давление. Однако при хорошей изоляции, такой как конструкция сосуда Дьюара (вакуумная), тепло не нужно терять, а использовать во время движения автомобиля.
  • Ранние испытания продемонстрировали ограниченную вместимость баков. ; единственное опубликованное испытание транспортного средства, работающего только на сжатом воздухе, было ограничено диапазоном 7,22 км (4 мили).
  • Исследование 2005 года показало, что автомобили, работающие на литий-ионных батареях вне -выполнять работу транспортных средств на сжатом воздухе и топливных элементах более чем в три раза на одинаковых скоростях. MDI недавно заявил, что воздушный автомобиль сможет проехать 140 км (87 миль) в городских условиях. вождения и иметь запас хода 80 км (50 миль) с максимальной скоростью 110 км / ч (68 миль / ч) по шоссе при работе только на сжатом воздухе.
Возможные улучшения

Пневматический Транспортные средства работают в соответствии с термодинамическим процессом, потому что воздух охлаждается при расширении и нагревается при сжатии. Поскольку использование теоретически идеального процесса нецелесообразно, возникают потери, и улучшения могут включать их уменьшение, например, путем использования больших теплообменников, чтобы использовать тепло из окружающего воздуха и в то же время обеспечивать охлаждение воздуха в салоне. С другой стороны, тепло, выделяемое во время сжатия, может накапливаться в водных, физических или химических системах и повторно использоваться позже.

Можно хранить сжатый воздух при более низком давлении, используя абсорбирующий материал внутри резервуара. Абсорбирующие материалы, такие как активированный уголь или металлоорганический каркас, используются для хранения сжатого природного газа при давлении 500 фунтов на квадратный дюйм вместо 4500 фунтов на квадратный дюйм, что составляет большую энергию. экономия.

Транспортные средства
Пневматический локомотив, использованный при бурении туннеля канала Роув во Франции

Серийные вагоны

Несколько компаний исследуют и производят прототипы включая гибридные автомобили, работающие на сжатом воздухе / бензине. По состоянию на август 2017 года ни один из разработчиков еще не приступил к производству, хотя Tata указала, что они начнут продавать автомобили с 2020 года, а американский дистрибьютор MDI Zero Pollution Motors сообщает, что производство AIRPod появится в Европе в 2018 году.

Экспериментальные автомобили и мотоциклы

В 2008 году автомобиль, работающий на сжатом воздухе и природном газе, спроектированный Студенты инженерного факультета Университета Дикина в Австралии стали одним из победителей конкурса Ford Motor Company T2 на производство автомобиля с пробегом 200 км и стоимостью менее 7000 долларов.

Австралийская компания Engineair произвела ряд типов транспортных средств - мопеды, малолитражки, малолитражки, тележки - вокруг роторного двигателя сжатого воздуха, созданного Анджело Ди Пьетро.

Мотоцикл с пневматическим приводом, названный Мотоцикл с пневматическим приводом Green Speed ​​был создан Эдвином И Юанем на базе Suzuki GP100 и с использованием двигателя сжатого воздуха Анджело Ди Пьетро.

Три студенты-механики из Государственного университета Сан-Хосе ; Даниэль Мекис, Деннис Шааф и Эндрю Мерович разработали и построили велосипед, работающий на сжатом воздухе. Общая стоимость прототипа была менее 1000 долларов США и спонсировалась Sunshops (на Boardwalk в Санта-Крус, Калифорния ) и NO DIG NO RIDE (из Aptos, California.). Максимальная скорость первого рейса в мае 2009 года составила 23 мили в час. Несмотря на простоту конструкции, эти три пионера в области автомобилей с пневматическим приводом помогли французскому автопроизводителю Peugeot Citroën изобрести совершенно новый гибрид с пневматическим двигателем. Система «Hybrid Air» использует сжатый воздух для вращения колес автомобиля при движении со скоростью менее 43 миль в час. Peugeot заявляет, что новая гибридная система должна развивать скорость до 141 миль на галлон бензина. Модели должны быть выпущены уже в 2016 году. [1]. Руководитель проекта покинул Peugeot в 2014 году, а в 2015 году компания заявила, что не смогла найти партнера для разделения затрат на разработку, что фактически завершило проект.

«Ку: Рин» назвал трех компрессорных машин -виллер был создан Toyota в 2011 году. Особенностью этого автомобиля является то, что он зарегистрировал рекордную максимальную скорость 129,2 км / ч (80 миль / ч), даже если у него двигатель, который использует только сжатый воздух. Этот автомобиль был разработан компанией «Мастерская автомобилей мечты». Этот автомобиль прозвали «гладкой ракетой» или «ракетой в форме карандаша».

В рамках телешоу Planet Mechanics, Джем Стэнсфилд и Дик Стробридж переделал обычный скутер в мопед, работающий на сжатом воздухе. Это было сделано путем оснащения скутера двигателем сжатого воздуха и воздушным баллоном.

В 2010 году Honda представила концепт-кар Honda Air на автосалоне в Лос-Анджелесе.

С 2008 года бывший Bosch Rexroth, теперь Emerson, организует Международный конкурс пневмобилей Emerson AVENTICS в Эгере, Венгрия. Это соревнование для студентов высших учебных заведений по созданию гоночных автомобилей, приводимых в движение сжатым воздухом.

Команда PowAir Pneumobil Университета Обуда

В связи с этим мероприятием проводится международная конференция, организованная Университетом Обуда, Департаментом машиностроения и техники безопасности Банки Донат.

Поезда, трамваи, лодки и самолеты

Пневматические локомотивы - это разновидность пожарных локомотивов, которые использовались в горных выработках и проходке туннелей.

Различные трамваи с пневмоприводом были испытаны, начиная с 1876 года. В Нанте и Париже такие трамваи эксплуатировались в течение 30 лет.

В настоящее время нет существуют водные или воздушные транспортные средства, использующие двигатель на сжатом воздухе. Исторически некоторые торпеды приводились в движение пневматическими двигателями.

См. Также
Ссылки
Внешние ссылки
На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с автомобилями с пневматическим двигателем.
Последняя правка сделана 2021-05-15 08:23:23
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте