Tryckluftfordon drivs av luftmotorer som använder luft, till exempel tryckluft lagrad i cylindrar. En sådan drivning kallas pneumatisk . Istället för att blanda bränsle med luft och bränna det i motorn, och sedan överföra energi till kolvarna från heta expanderande gaser, överförs i tryckluftfordon energi till kolvarna från tryckluft.
Drivsystem för tryckluftfordon kan också ingå i hybridsystem , det vill säga system som även inkluderar elektriska batterier och bränsletankar för att ladda upp dem.
Typiska tryckluftsmotorer (luftmotorer) använder en eller flera kolvar . Pneumatiska motorer är i grunden mycket lika i designen som hydraulmotorer . I vissa fall är det lämpligt att värma luften eller motorn för att öka effekten. Detta gäller särskilt med tanke på att luften som expanderar i luftmotorerna kyls.
Tryckluftsförrådsflaskor ska vara konstruerade i enlighet med säkerhetsstandarder för tryckkärl. Ett exempel på en sådan standard är ISO 11439 [1] .
Cylindrar kan tillverkas av följande material:
Plastbaserade material är lättare än metall, men i allmänhet är de dyrare. Metallcylindrar tål ett stort antal lastnings-/avlastningscykler, men de måste regelbundet kontrolleras för korrosion.
Ett av företagen använder cylindrar konstruerade för ett tryck på 30 MPa [2] .
Cylindrar i de beskrivna fordonen måste fyllas på speciella bensinstationer med nödvändig utrustning. Kostnaden för att köra sådana luftfordon bör, som vanligtvis förväntas, vara cirka 0,75 € per 100 km, med full påfyllning av cylindrarna vid "ballongstationen" - cirka US $[ förfina ] 3.
Tryckluft har låg energitäthet. Vid ett tryck på 300 bar kan energitätheten nå cirka 0,1 MJ / liter (med hänsyn till möjligheten att värma luften), vilket är jämförbart med kapaciteten hos elektrokemiska blybatterier . Men när batterierna laddas ur sjunker spänningen vid deras utgångar relativt lite; i fordon som körs på kemiskt bränsle tillhandahålls en konstant effekt från den första till den sista litern av detta bränsle. Samtidigt minskar trycket vid cylindrarnas utlopp när luft förbrukas. Gasen i en dykcylinder kan komprimeras upp till 1000 bar (100 MPa), men nu är sådana cylindrar dyra och har en liten volym.
En bil av normal storlek och form förbrukar cirka 0,6-1,0 MJ per 1 km spår på drivaxeln [3] , även om förbättringen av formen kan leda till en minskning av detta antal.
Liksom andra icke -förbränningstekniker kan användningen av tryckluftfordon bli av med vägutsläpp genom avgasrör och flytta dem till centraliserade kraftverk , vilket underlättar processen för bortskaffande av dessa utsläpp. Emellertid måste smörjmedel tillsättas till den komprimerade luften i sådana fordon för att minska friktionskrafterna och minska slitaget på pneumatisk utrustning. Dessa smörjmedel kan också i efterhand förorena miljön.
Tryckluftsfordon är på många sätt jämförbara med batteridrivna fordon , men har följande potentiella fördelar :
Olika termodynamiska processer äger rum i tryckluftfordon , såsom kylning under expansion och uppvärmning under luftkompression. Eftersom det är omöjligt att använda ideala teoretiska processer i praktiken kommer energiförluster att uppstå och förbättringar kan följa deras minskning. En av riktningarna kan vara användningen av stora värmeväxlare, som gör det möjligt att å ena sidan värma luftmotorn mer effektivt och å andra sidan kyla passagerarutrymmet. Samtidigt kan värmen som erhålls genom att komprimera luft användas för att värma vätskesystem (vatten) och användas senare.
En tillverkare tillkännagav utvecklingen av en luftmotor med 90 % verkningsgrad [8] .
I början av 1800-talet var användningen av tryckluft som drivkraft för olika system mycket utbredd och började försvinna först med framstegen i massanvändningen av elektricitet [10] . Dessförinnan var den pneumatiska drivningen förkroppsligad i olika anordningar - från pneumatiska dörrklockor, pneumatiska post , pneumatiska vapen och upp till den pneumatiska järnvägen som föreslogs 1827 .
År 1861, vid Alexanderfabriken i St Petersburg , byggde S.I. Baranovsky ett lokomotiv på en pneumatisk drivning , som kallades Baranovsky vindtunnel [11] . Loket användes på Nikolajevjärnvägen fram till sommaren 1862 .
Tryckluft har använts sedan 1800-talet för att driva lokomotiv inom gruvindustrin . Dessutom, i vissa städer, som Paris , användes tryckluft för att köra spårvagnar, som drevs av ett centralt stadstäckande pneumatiskt distributionsnätverk. Tidigare användes tryckluft i torpedmotorer för att driva dem framåt.
Under byggandet av S: t Gotthards järnväg mellan 1872 och 1882 användes pneumatiska lok vid byggandet av Gotthards järnvägstunnel .
År 1903 byggde det London -baserade Liquefied Air Company ( engelska: Liquid Air Company ) fordon med komprimerad och flytande luft. De största problemen i dessa fordon, såväl som i tryckluftfordon i allmänhet, var (är) otillräckligt vridmoment för luftmotorer och den höga kostnaden för tryckluft [12]
Nyligen[ när? ] Flera företag har börjat utveckla tryckluftsfordon , även om inga har släppts till allmänheten eller testats oberoende.
1997 ingick den mexikanska regeringen ett avtal med det europeiska företaget MDI , som presenterade en prototyp av Taxi Zero Pollution s, för att successivt ersätta Mexico Citys taxiflotta (en av de mest förorenade megastäderna i världen) med "luft"-transporter . [13]
Tre studenter är maskiningenjörer från San Jose State University ; Daniel Mekis, Dennis Schaaf och Andrew Mirovich designade och byggde en cykel som går på tryckluft. Den totala kostnaden för prototypen var cirka 1 000 dollar. Toppfarten registrerades i maj 2009 och var 23 mph. (37 km/h) [14]
Tryckluftsmotorcykeln tillverkades av Edwin Yi Yuan. Modellen är baserad på Suzuki GP100 där Angelo Di Pietro använde tryckluftsteknik [15] . Även en modell från den australiensiska designern Dean Benstead baserad på Yamaha WR250R [16]
Som en del av tv-programmet Planet of the Mechanics förvandlade Jem Stansfield och Dick Strawbridge en vanlig skoter till en tryckluftsmoped . [17] [18] .
Flera företag är engagerade i forskning och produktion av prototyper av sådana fordon , med planer på att lansera dem på marknaden 2016.
Motor Development Internationaltillverkar MultiCATs fordon som kan användas som bussar eller lastbilar .
| Alternativa bränslefordon | |
|---|---|
| bränslecell |
|
| Muskulös drivkraft |
|
| solenergi |
|
| Luftmotor | |
| Elektriskt batteri och motor |
|
| biobränslemotor _ | |
| Väte |
|
| Övrig | |
| Multibränsle |
|
| Dokumentärer |
|
| se även |
|