Paineilma - ajoneuvot toimivat ilmamoottoreilla , jotka käyttävät ilmaa, kuten sylintereihin varastoitua paineilmaa. Tällaista käyttövoimaa kutsutaan pneumaattiseksi . Sen sijaan, että polttoaine sekoitettaisiin ilmaan ja poltettaisiin moottorissa ja siirrettäisiin sitten energiaa männille kuumista laajenevista kaasuista, paineilmaajoneuvoissa energiaa siirretään männille paineilmasta.
Paineilma-ajoneuvojen käyttöjärjestelmät voivat olla myös osa hybridijärjestelmiä , eli järjestelmiä, jotka sisältävät myös sähköakkuja ja polttoainesäiliöitä niiden lataamiseksi.
Tyypilliset paineilmamoottorit (ilmamoottorit) käyttävät yhtä tai useampaa mäntää . Pneumaattiset moottorit ovat rakenteeltaan hyvin samanlaisia kuin hydraulimoottorit . Joissakin tapauksissa on suositeltavaa lämmittää ilmaa tai moottoria tehon lisäämiseksi. Tämä on erityisen totta, koska ilmamoottoreissa laajeneva ilma jäähdytetään.
Paineilmasylinterit on suunniteltava paineastioiden turvallisuusstandardien mukaisesti. Esimerkki tällaisesta standardista on ISO 11439 [1] .
Sylinterit voidaan valmistaa seuraavista materiaaleista:
Muovipohjaiset materiaalit ovat kevyempiä kuin metalliset, mutta yleensä ne ovat kalliimpia. Metallisylinterit kestävät suuren määrän lastaus- ja purkujaksoja, mutta ne on tarkastettava säännöllisesti korroosion varalta.
Yksi yrityksistä käyttää sylintereitä, jotka on suunniteltu 30 MPa :n paineelle [2] .
Kuvattujen ajoneuvojen sylinterit on täytettävä erityisillä huoltoasemilla tarvittavilla laitteilla. Tällaisten lentoajoneuvojen ajokustannusten, kuten yleensä odotetaan, pitäisi olla noin 0,75 € / 100 km, kun sylinterit täytetään täysin "ilmapalloasemalla" - noin US $[ tarkenna ] 3.
Paineilmalla on alhainen energiatiheys. 300 baarin paineessa energiatiheys voi olla noin 0,1 MJ / litra (ottaen huomioon ilman lämmitysmahdollisuus), mikä on verrattavissa sähkökemiallisten lyijyakkujen kapasiteettiin . Kuitenkin, kun akut purkautuvat, niiden lähdöissä oleva jännite laskee suhteellisen vähän; kemiallisella polttoaineella toimivissa ajoneuvoissa tarjotaan vakioteho tämän polttoaineen ensimmäisestä viimeiseen litraan. Samanaikaisesti paine sylintereiden ulostulossa laskee, kun ilmaa kuluu. Sukellussylinterissä oleva kaasu voidaan puristaa jopa 1000 baariin (100 MPa), mutta nykyään tällaiset sylinterit ovat kalliita ja niiden tilavuus on pieni.
Normaalikokoinen ja -muotoinen auto kuluttaa noin 0,6-1,0 MJ 1 kilometriä vetoakselia kohden [3] , vaikka muodon parantaminen voi johtaa tämän määrän laskuun.
Muiden ei -polttoteknologioiden tapaan paineilmaajoneuvojen käyttö voi päästä eroon tiepäästöistä pakoputkien kautta ja siirtää ne keskitettyihin voimalaitoksiin , mikä helpottaa näiden päästöjen hävittämistä. Tällaisten ajoneuvojen paineilmaan on kuitenkin lisättävä voiteluaineita kitkavoimien ja pneumaattisten laitteiden kulumisen vähentämiseksi. Nämä voiteluaineet voivat myös myöhemmin saastuttaa ympäristöä.
Paineilma-ajoneuvot ovat monella tapaa verrattavissa akkukäyttöisiin ajoneuvoihin , mutta niillä on seuraavat mahdolliset edut :
Paineilmaajoneuvoissa tapahtuu erilaisia termodynaamisia prosesseja , kuten jäähdytystä laajenemisen aikana ja lämmitystä ilman puristuksen aikana. Koska ihanteellisia teoreettisia prosesseja on mahdotonta käyttää käytännössä, energiahäviöitä tulee väistämättä, ja parannus voi seurata niiden vähentämisen polkua. Yksi suunta voi olla suurten lämmönvaihtimien käyttö, jotka mahdollistavat toisaalta ilmamoottorin tehokkaamman lämmittämisen ja toisaalta matkustamon jäähdyttämisen. Samalla puristamalla saatua lämpöä voidaan käyttää nestemäisten (vesi)järjestelmien lämmittämiseen ja myöhemmin.
Yksi valmistaja ilmoitti kehittävänsä ilmamoottorin, jonka hyötysuhde on 90 % [8] .
1800-luvun alussa paineilman käyttö eri järjestelmien käyttövoimana oli hyvin yleistä ja alkoi hävitä vasta sähkön massakäytön edetessä [10] . Ennen tätä pneumaattinen käyttö sisältyi erilaisiin laitteisiin - pneumaattisista ovikelloista, pneumaattisista posteista , pneumaattisista aseista ja vuonna 1827 ehdotettuun pneumaattiseen rautatiehen asti .
Vuonna 1861 S. I. Baranovsky rakensi Aleksanterin tehtaalla Pietarissa pneumaattisella käyttövoimalla toimivan veturin , jota kutsuttiin Baranovsky-tuulitunneliks [11] . Veturi oli käytössä Nikolaevin rautateillä kesään 1862 asti .
Paineilmaa on käytetty 1800-luvulta lähtien kaivosteollisuuden veturien voimanlähteenä . Lisäksi joissakin kaupungeissa, kuten Pariisissa , paineilmaa käytettiin raitiovaunujen ajamiseen. Raitiovaunut käytettiin keskitetystä koko kaupungin kattavasta pneumaattisesta jakeluverkosta. Aikaisemmin torpedomottoreissa käytettiin paineilmaa niiden työntämiseen eteenpäin.
St. Gotthardin rautatien rakentamisen aikana vuosina 1872-1882 Gotthardin rautatietunnelin rakentamisessa käytettiin pneumaattisia vetureita .
Vuonna 1903 Lontoossa toimiva Liquefied Air Company ( englanniksi: Liquid Air Company ) rakensi paine- ja nesteilma-ajoneuvoja. Tärkeimmät ongelmat näissä ajoneuvoissa, kuten myös paineilmaajoneuvoissa yleensä, olivat (ovat) ilmamoottorien riittämätön vääntömomentti ja paineilman korkea hinta [12]
Äskettäin[ milloin? ] Useat yritykset ovat alkaneet kehittää paineilmaajoneuvoja , vaikka yhtäkään ei ole julkaistu suurelle yleisölle tai testattu itsenäisesti.
Vuonna 1997 Meksikon hallitus teki sopimuksen eurooppalaisen MDI :n kanssa , joka esitteli Taxi Zero Pollutionin prototyypin Mexico Cityn taksilaivaston (yksi maailman saastuneimmista megakaupungeista) korvaamisesta asteittain "lentoliikenteellä". . [13]
Kolme opiskelijaa on koneinsinöörejä San Josen osavaltion yliopistosta ; Daniel Mekis, Dennis Schaaf ja Andrew Mirovich suunnittelivat ja rakensivat polkupyörän , joka toimii paineilmalla. Prototyypin kokonaishinta oli noin 1000 dollaria. Huippunopeus mitattiin toukokuussa 2009 ja se oli 23 mph. (37 km/h) [14]
Paineilmamoottoripyörän on valmistanut Edwin Yi Yuan. Malli perustuu Suzuki GP100:aan, jossa Angelo Di Pietro käytti paineilmatekniikkaa [15] . Myös australialaisen suunnittelijan Dean Bensteadin malli, joka perustuu Yamaha WR250R :ään [16]
Osana TV-ohjelmaa Planet of the Mechanics , Jem Stansfield ja Dick Strawbridge muuttivat tavallisesta skootterista paineilmamopon . [17] [18] .
Useat yritykset harjoittavat tällaisten ajoneuvojen prototyyppien tutkimusta ja tuotantoa , ja ne aikovat tuoda ne markkinoille vuonna 2016.
Motor Development Internationalvalmistaa MultiCAT - ajoneuvoja , joita voidaan käyttää busseina tai kuorma - autoina .
| Vaihtoehtoisia polttoaineita käyttävät ajoneuvot | |
|---|---|
| polttoainekenno |
|
| Lihasvoima |
|
| aurinkoenergia |
|
| Ilmamoottori | |
| Sähköakku ja moottori | |
| biopolttoainemoottori _ | |
| Vety |
|
| Muut | |
| Monipolttoaine |
|
| Dokumentit |
|
| Katso myös |
|