Пневмодвигатель своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 16.09.2024
Около десяти лет назад услышал новость, что один индийский автопроизводитель планирует серийно выпускать небольшой автомобиль, двигатель которого будет приводиться в движение от сжатого воздуха, запасенного в баллонах.
С того времени не интересовался как развивался проект. Предлагаю посмотреть эту технологию и подумать, можно ли применить ее для использования в бензоинструменте и любой малой механизации (мотоблоки, снегоочистители и т.д.)
Речь шла об индийском производителе автомобилей Tata Motors :
Автомобиль Tata OneCAT. Характеристики: вес автомобиля 350 кг , запас хода на одной заправке сжатым воздухом – до 100 км. Давление в 4 углепластиковых баллонах (суммарно 400 л) – 300 атм. Время заправки сжатым воздухом от стационарной компрессорной станции – до 4 минут. Предусмотрена заправка воздухом от встроенного компрессора (от розетки). Но при этом время заправки составит 4 часа.
Коробка передач, трансмиссия отсутствует. Высокий крутящий момент двигатель выдает с самых низов. Обслуживание – замена масла раз в 50 тыс. км. (1 л масла). Вес двигателя всего 35 кг при объеме 700 см3. Мощность – около 20 л.с
Идея двигателя принадлежит не индийским разработчикам, а инженеру и конструктору пневмостартеров для болидов Формулы-1 - Гаю Негру.
Как работает двигатель? Ведь известно, что при расширении сжатого воздуха, он охлаждается. И при этом в двигателе может образовываться конденсат и он покроется изморосью. Сделано так: в двигателе 4 цилиндра. Два больших (рабочих) и два малых (для сжатия воздуха). Атмосферный воздух сжимается, нагревается в малых цилиндрах и подается в рабочие цилиндры, где смешивается с воздухом из баллонов. Тем самым выравнивает температуру и конденсат не образуется.
КПД такого двигателя – 20%. Вдвое меньше чем у дизельного ДВС. Снижение мощности при отрицательных температурах – на 10% при достижении температуры минус 10 гр. Выхлопной воздух холодный (до -15 гр.) и может использоваться для охлаждения салона в жару. Обогрев может осуществляться от электричества, вырабатываемого генератором. Или от теплового насоса (кондиционера в обратном цикле) – как на последних моделях электромобилей Тесла.
Tata OneCAT предполагалось использовать в городском такси. Не знаю, успешный ли этот проект, но идея очень интересная. У Tata есть еще компактные автомобили - Tata AIRPOD :
из причин, почему своооднопоршне-вые двигатели с линейными электрогенераторами пока не используются.
Чго касается свободногоршне-вых компрессоров, то первоначально они создавались для авиации: итальянский конструктор Пескара в 1935 году сконструировал такой компрессор для привода винта реактивного вертолета. В то же время советский инженер Н.Н.Ильин на авиазаводе № 1 в Москве создал
миниатюрным свободнопоршневой компрессор для пневматического запуска авиадвигателей.
На рисунке 4 — эскизный гроект переделки авиамодельного компрессионного мотора в свободнопоршне
вой компрессор. Цклиндр и контрпоршень (регулирующий степень сжать я), а также карбюратор остаются без изменений.
Для основательной прооаботчи конструкции рекомендуем обратиться к трудам В.К.Кошкина и П.А.Шелеста, которые есть в больших технических библиотеках.
Запуск компрессора производится здесь пневматически за сче1 энергии ьоэдуха от постороннего источника. Эго позволяет сделать агрегат достаточно миниатюрным и облегчит запуск гри установке на авиамодель. Пусковое устройство состоит из цилиндрического золотника, включаемого нажатом на кнопку. Его функция заключается в подаче воздуха то на одну, то на другую сторону компрессорного поршня, заставляя поршень мотора совершать возвратно-поступа-тельные движения, что в конце концов и приводи: к запуску мотора.
Этот свободнопоршневой двигатель-компрессор годится также для питания сжатым воздухом винта модели реактивного вертолета. Если взять типовые пневматические турбины от бормашинок, используемых зубными врачами, то можно строить модели-копии многомоторных самолетов (обычные поршневые двигатели тут совершенно бесполезны).
Модератор: PetrOzz
В контакте пролетела новость, о создании двигателя для мотоцикла, раньше слышал что такой разрабатывается в индии для бюджетных машин. вот решил создать тему, на сколько это все реально и осуществимо.
Общий принцип работы:
Имеется бак с жатым воздухом.
Воздух, без всяких дополнительных процессов, расширяясь совершает работу, создавая крутящий момент.
Двигатель, не шумит особо, не коптит, экологически чист, имеет простое строение, малый вес.
Имеет определенные преимущества даже перед электродвигателями.
По этому сейчас создан и работает целый класс пневмо-устройств: Шуруповерты, пилы, отрезные шлифовальные машины, отбойные молотки.
Почти в каждом автосервисе можно увидеть гайка-верт именно пневматический а не электрический!
Сжатый воздух можно получать различными способами, прямо на месте, от электро компрессоров вплоть до использования чисто механической энергии ветряков или водяных турбин.
Полученный сжатый воздух, в отличии от электроэнергии можно хранить!
Компактный пневмоминимотор и коробка передач для монтажа в агрегаты и машины с ограниченным внутренним пространством.
Мощность 240 Вт.
– ATEX II Kat. 2 GDc T5 Zone
– Область регулировки: 15:1
– Рабочее давление: 6 бар
– Удельный расход воздуха – 0,6 м3/мин,
– Номинальное кол-во оборотов – 400 об/мин,
– Количество оборотов – 720 об/мин.
– Номинальный крутящий момент – 4,1 нм,
– Стартовый крутящий момент
– Вес: 1,1 кг
Планетарный пневмомотор – редуктор – глушитель для прерывистых режимов работы. Состоит из двигателя и редуктора.
Пневмомотор – 1050 Вт,
Рабочее давление – 6 бар
Скорость при 6 бар – 0,105 кВт
Передаточное отношение – 100:1
Сжатый воздух – R 1 / 4 "NPT
Направление – слева или справа
Обороты холостого хода – 50 об / мин
Число оборотов холостого хода – 50 об / мин
Рабочий крутящий момент – 20 Нм
Пусковой момент – 20 Нм
Вес – 2,8 кг
Вакуумный резервуар (накопитель сжатого воздуха) -1 бар / 16 бар- от 0,1 до 0,75 литра.
Емкость для сжатого воздуха, вакуума и неагрессивных жидкостей
Допустимое рабочее давление -1 бар / 16 бар
Объем: 0,1, 0,4 или 0,75литра
Исполнение: нержавеющая сталь
Вакуумный резервуар (накопитель сжатого воздуха) -1 бар / 10 бар – от 5 до 24 литров.
Емкость для сжатого воздуха, вакуума и неагрессивных жидкостей. Предназначен для агрегатов и узллов, работающих на сжатом воздухе с большими перепадами давления. Является необходимым дополнением для компрессорных установок и вакуумных систем.
Допустимое рабочее давление -1 бар / 10 бар (макс. 16 бар)
T: – 10 + 60 C
Объем: 5, 12 или 24 литра.
Исполнение: нержавеющая сталь
Вакуумный резервуар (накопитель сжатого воздуха) 6 бар – от 100 до10 000 литров.
Емкость для сжатого воздуха, неагрессивных жидкостей, природного газа . Предназначен для агрегатов и узллов, работающих на сжатом воздухе с большими перепадами давления. Является необходимым дополнением для компрессорных установок и вакуумных систем, в качестве гасителя перепада давления и резервного источника сжатого воздуха, в случае возникновения перебоев работы компрессора.
Допустимое рабочее давление 6 бар
T: 0 + 50 C
Объем: 100-10 000 литров.
Исполнение: нержавеющая сталь
То, что пневмомобили
смогут стать полноценной заменой бензиновому и дизельному транспорту,
пока вызывает сомнения. Однако у двигателей, работающих на сжатом
воздухе есть свой безусловный потенциал.
В традиционном понимании пневмодвигатель – это машина, с помощью
которой энергия сжатого воздуха превращается в механическую работу.
Прежде всего, это основа для некоторых строительных инструментов, но
пневматический привод широко применяется и в автомобилестроении. В
основном в качестве привода тормозной системы грузовых машин. Но идея о
том, что двигатель на сжатом воздухе способен в одиночку передвигать
автомобиль, волнует умы конструкторов уже давно.
Пневмодвигатель Анджело Ди Пьетро
В конце семидесятых годов двадцатого столетия австралийский
изобретатель Анджело Ди Пьетро создал принципиальной новый
пневматический двигатель для автомобиля. Здесь нет цилиндров и поршней.
Вместо этого в корпусе вращается кольцо, которое внутри опирается на
специальные ролики, закрепленные на валу. За распределение воздуха по
камерам, образованным лепестками, отвечает специальная система. Таким
образом, изменяя свой объем, камеры вращают ротор, который в свою
очередь предает усиление на колеса.
Двигатель Анджело Ди Пьетро имеет ряд преимуществ. Он легок и прост в
конструкции: компактные пневмомоторы можно установить непосредственно
на колеса. Кроме того, благодаря его способности выдавать свой
максимальный крутящий момент на самых низких оборотах, отпадает
необходимость в коробке передач.
Пневматический двигатель Николая Пустынского
В конце восьмидесятых главный конструктор Заволжского моторного
завода Н. Пустынский разработал свой пневматический двигатель для
автомобиля. Главное отличие этого мотора от похожих разработок
заключалось в том, что Пустынский создал пневмодвигатель из обычного ДВС
с сохранением 95% его деталей.
Общий принцип был сохранен. Сжатый под давлением 300 бар воздух
подается в рабочую камеру, где расширяясь, толкает поршень и выходит
наружу. Однако у автомобилестроителей двигатель на сжатом топливе по
ряду причин большого интереса не вызвал, и сенсации не случилось. Но
пневматическая установка применение все же нашла. На некоторых
промышленных предприятиях электрокары были заменены дешевыми и
практичными пневмокарами, оснащенные двигателями Пустынского.
Пневмодвигатель Гая Негре
Чтобы превратить пусковой режим пневматического привода в рабочий,
было потрачено более 10 лет. Основанная с группой единомышленников
компания стала называться Motor Development Internation. Ее
первоначальный проект не был пневмомобилем в полном смысле этого слова.
Первый двигатель Гая Негре мог работать не только на сжатом воздухе, но
также на природном газе, бензине и дизеле. В моторе MDI процессы сжатия,
воспламенения горючей смеси, а также сам рабочий ход проходят в двух
цилиндрах разного объема, соединяющихся меж собой сферической камерой.
Испытывали силовую установку на хетчбэке Citroen AX. На низких
скоростях (до 60 км/ч), когда потребляемая мощность не превышала 7 кВт,
автомобиль мог передвигаться только на энергии сжатого воздуха, но при
скорости выше указанной отметки силовая установка автоматически
переходила на бензин. В этом случае мощность двигателя вырастала до 70
лошадиных сил. Расход жидкого топлива в шоссейных условиях составил
всего 3 литра на 100 км – результат, которому позавидует любой гибридный автомобиль.
Следующим проектом стал тот самый Airpod
с полукруглым стеклопластиковым кузовом и 80-килограммовыми баллонами
со сжатым воздухом, полный запас которых хватал на 150-200 километров
пути. Однако полноценным серийным пневмомобилем стал проект OneCat
– более современная интерпретация мексиканского такси Zero Pollution. В
легких и безопасных карбоновых баллонах под давлением в 300 бар может
храниться до 300 литров сжатого воздуха.
Перспективы автомобилей с двигателями на сжатом воздухе
Скептики считают пневмомашины неэффективным транспортным средством. В
сравнение с традиционными автомобилями, это действительно так. Но
перспектива у двигателей на сжатом воздухе все-таки есть. Во-первых, они
могут успешно применяться в качестве движущей силы для муниципального и
промышленного транспорта. Кроме того, пневмодвигатели могут выступать в
роли помощника в гибридных системах. Так вышеописанные разработки дали
толчок появлению нового типа транспортного средства – PHEV (pneumatic-hybrid electric vehicle), в котором пневматический привод сочетается с современным электродвигателем.
Сегодня MDI возвращается к началу своих разработок, когда
использовался универсальный двигатель, способный работать не только на
воздухе, но также на жидком и газообразном топливе. Французы оснастили
похожей установкой рабочий прототип CityCat – автомобиль на сжатом
воздухе, который стал ближе всех к массовому производству.
Реактивная тяга самая мощная из всего, что пока существует. Наглядно продемонстрировать ее принцип действия можно на самодельной модели. Это вполне безопасное устройство, так как работает от газа для заправки зажигалок, поэтому его можно собрать в домашних условиях.
Материалы:
- труба 32 мм;
- жесть или тонкий листовой алюминий;
- супер клей;
- велосипедная спица;
- электромотор от игрушки;
- пустой стержень от шариковой ручки;
- доска;
- тонкий шланг
- газовые зажигалки – 2 шт.
Процесс изготовления реактивного двигателя
В один ее торец вклеивается скоба из листового металла. В ней должно быть отверстие в центре для оси с лопастями.
Из тонкого листового металла вырезается 4 диска под внутренний диаметр трубы. Их нужно просверлить по центру, нарезать на них лопасти и выгнуть из них крыльчатки.
Далее берется кусок велосипедной спицы длиной 70 мм. На него надеваются крыльчатки. Чтобы их закрепить, используется клей и втулки с разрезанного на куски пустого стержня от шариковой ручки.
Ось с лопастями вставляется в трубку. Затем в нее вклеивается второе крепление. Чтобы ось не болталась, нужно поставить перед скобами втулки из стержня.
Их можно снять с телескопической антенны, также подойдут металлические стержни от шариковой ручки.
Двигатель прикручивается к деревянному основанию скобами из листового металла так, чтобы отверстие в конусе без трубки было вверху. Аналогично на подошву крепится электродвигатель. Его ось соединяется с реактивным мотором посредством стержня от ручки.
Их нужно продолжить к свободной части деревянной подошвы и подключить к штуцерам закрепленных зажигалок.
Теперь при нажатии кнопок на зажигалках газ из них поступит в конус реактивного двигателя, где его нужно поджечь. Затем при запуске поддува воздуха появится тяга. Она будет продолжаться пока не отпустить зажигалки.
Смотрите видео
Читайте также: