يعمل مجموعة من المتخصصين لدينا على تطوير محركات الحركة الهوائية في مجال تطبيقها النقل على الطرقوفي محركات آلات العمل المختلفة. لقد قاموا بقدر هائل من العمل في هذا الاتجاه، ولكن يمكننا أولاً أن نقول بضع كلمات عن الاتجاه العالمي الحالي في هذا المجال من العمل.

المركبات التي تعمل بالهواء المضغوط.

تستكشف شركة صناعة السيارات الهندية تاتا إمكانية إنشاء سيارات ركاب صديقة للبيئة للغاية تعمل بالطاقة هواء مضغوطوقعت اتفاقية مع شركة MDI الفرنسية التي تعمل على التطوير البيئي محركات نظيفةباستخدام الهواء المضغوط فقط كوقود. وقد حصلت شركة تاتا على حقوق هذه التقنيات لصالح الهند، وهي الآن تستكشف أين وكيف يمكن استخدامها. وكانت شركة تاتا تعمل منذ فترة طويلة على إعداد الجمهور لوسائل النقل الصديقة للبيئة، وهو الأمر الذي أصبح شائعاً على نحو متزايد في الهند، حيث تشهد صناعة السيارات طفرة حقيقية.

يقول رافي كانت، المدير الإداري للشركة الهندية: "إن هذا المفهوم كوسيلة لقيادة السيارة مثير للاهتمام للغاية". ويضيف كانط أن الشركة كانت تبحث عن فرص لتطبيق تقنية "الهواء المضغوط" للتطبيقات المتنقلة والثابتة.

وهنا إحساس آخر من المصنعين الهنود. ينطلقون في الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمةطراز “نانو” يسمى OneCAT، والذي لن يحتوي بعد الآن على محرك بنزين، بل محرك هوائي يعمل بالهواء المضغوط. ويبلغ السعر المعلن للمنتج الثوري الجديد حوالي خمسة آلاف دولار. تحت مقعد السائق"نانو" يكلف بطارية، و الراكب الأمامييجلس مباشرة على خزان الوقود. إذا قمت بملء سيارة بالهواء في محطة ضاغط، فسوف يستغرق الأمر من ثلاث إلى أربع دقائق. يستمر "الضخ" بمساعدة ضاغط صغير يعمل من منفذ من ثلاث إلى أربع ساعات. " وقود الهواء"رخيص نسبيًا: إذا قمت بتحويله إلى ما يعادله من البنزين، يتبين أن السيارة تستهلك حوالي لتر لكل 100 كيلومتر.

تعد شاحنة Gator الصغيرة الصديقة للبيئة من Engineair أول مركبة تعمل بالهواء المضغوط في أستراليا تدخل مرحلة الإنتاج الحقيقي. الاستغلال التجاري، تولى مهامه مؤخرًا في ملبورن. الحمولة لهذه العربة هي 500 كجم. حجم اسطوانات الهواء 105 لتر. المسافة المقطوعة في محطة وقود واحدة هي 16 كم. وفي هذه الحالة، يستغرق التزود بالوقود بضع دقائق. في حين أن شحن سيارة كهربائية مماثلة من الشبكة قد يستغرق ساعات. بالإضافة إلى ذلك، فإن البطاريات أغلى من الأسطوانات، وهي أثقل بكثير، كما أنها تسبب ملوثات بيئية بعد انتهاء عمرها الافتراضي وأثناء التشغيل.

هذا النوع من السيارات يعمل بالفعل في نوادي الجولف. لا توجد طريقة أفضل لتحريك اللاعبين في جميع أنحاء الملعب، لأنه في هذا الدور غازات العادمنفس الهواء يخرج من السيارة الهوائية.

فكرة المحرك الهوائي بسيطة - فالسيارة لا تتحرك عن طريق خليط البنزين المحترق في أسطوانات المحرك، بل عن طريق تدفق قوي للهواء من الأسطوانة (يبلغ الضغط في الأسطوانة حوالي 300 ضغط جوي). هذه السيارات ليس بها خزانات وقود، ولا بطاريات، لا الألواح الشمسية. لا يحتاجون إلى الهيدروجين أو وقود الديزل أو البنزين. مصداقية؟ لا يوجد شيء تقريبًا يمكن كسره هنا.

هذه هي الطريقة التي يمكنك بها ترتيب القيادة سيارة الركابوفقا لنظام دي بيترو. محركان هوائيان دواران، واحد لكل عجلة. ولا يوجد ناقل حركة - بعد كل شيء، ينتج المحرك الهوائي أقصى عزم دوران على الفور - حتى عندما يكون ثابتًا ويدور بسرعات مناسبة تمامًا، لذلك لا يحتاج إلى ناقل حركة خاص بنسبة تروس متغيرة. حسنًا، تعتبر بساطة التصميم إضافة أخرى للفكرة بأكملها.

يتمتع المحرك الهوائي بميزة مهمة أخرى: فهو لا يحتاج عمليا إلى صيانة؛ فالمسافة المقطوعة القياسية بين فحصين فنيين لا تقل عن 100 ألف كيلومتر.

الميزة الكبيرة للسيارة الهوائية هي أنها لا تحتاج إلى زيت عمليًا - سيحتوي المحرك على ما يكفي من لتر من "زيوت التشحيم" لمسافة 50 ألف كيلومتر (بالنسبة للسيارة العادية، سيتطلب الأمر حوالي 30 لترًا من الزيت). كما أن السيارة الهوائية لا تحتاج إلى تكييف الهواء - فالهواء الذي يخرجه المحرك تتراوح درجة حرارته من صفر إلى خمسة عشر درجة مئوية. وهذا يكفي لتبريد المقصورة الداخلية، وهو أمر مهم بالنسبة للهند الحارة، حيث يخططون لإطلاق السيارة.

ينبغي بناء نموذج CityCAT في الولايات المتحدة. هذه سيارة ذات ستة مقاعد جذع كبير. سيكون وزن السيارة 850 كجم، الطول - 4.1 م، العرض - 1.82 م، الارتفاع - 1.75 م. ستكون هذه السيارة قادرة على القيادة لمسافة تصل إلى 60 كيلومترًا في المدينة بالهواء المضغوط فقط وستكون قادرة على التسارع إلى 56 كيلومترا في الساعة.

4 أسطوانات مصنوعة من ألياف الكربون بقشرة كيفلار، طول كل منها 2 متر وقطرها ربع متر، موجودة أسفلها، تحتوي على 400 لتر من الهواء المضغوط تحت ضغط 300 بار. يتم ضخ الهواء عالي الضغط إما في محطات ضاغطة خاصة، أو يتم إنتاجه بواسطة ضاغط على متن الطائرة عند توصيله بمصدر طاقة قياسي 220 فولت. في الحالة الأولى، يستغرق التزود بالوقود حوالي دقيقتين، في الحالة الثانية - حوالي 3.5 ساعة. ويبلغ استهلاك الطاقة في الحالتين حوالي 20 كيلوواط/ساعة، وهو ما يعادل بأسعار الكهرباء الحالية تكلفة لتر ونصف من البنزين. تتميز سيارة الهواء المضغوط بالعديد من المزايا مقارنة بالسيارة الكهربائية: فهي أخف بكثير، ويتم شحنها بسرعة مضاعفة ولها نطاق مماثل.

تاكسي CityCAT الهوائي و MiniCAT من شركة Motor Development International.

المطورين محرك الهواءمن شركة MDI قامت بحساب الكفاءة الإجمالية في سلسلة "المصفاة - السيارة" لثلاثة أنواع من القيادة - البنزين والكهرباء والهواء. واتضح أن كفاءة الدفع الجوي تبلغ 20 بالمائة، وهو أعلى مرتين من كفاءة المحرك القياسي. محرك البنزينومرة ونصف كفاءة المحرك الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، يبدو التوازن البيئي أفضل إذا تم استخدام مصادر الطاقة المتجددة.

وفي الوقت نفسه، وفقًا لـ MDI، تم بالفعل جمع أكثر من 60 ألف طلب مسبق للمركبة الجوية في فرنسا وحدها. تعتزم النمسا والصين ومصر وكوبا بناء مصانع لإنتاجها. أبدت سلطات العاصمة المكسيكية اهتمامًا كبيرًا بالمنتج الجديد: كما تعلمون، تعد مدينة مكسيكو واحدة من أكثر المدن تلوثًا في العالم، لذلك يعتزم آباء المدينة استبدال جميع سيارات الأجرة التي تعمل بالبنزين والديزل والتي يبلغ عددها 87 ألفًا بسيارات فرنسية صديقة للبيئة. في أسرع وقت ممكن.

يعتقد المحللون أن السيارة التي تعمل بالهواء المضغوط، بغض النظر عمن قام بإنشائها (Tata أو Engineair أو MDI أو غيرها)، قد تحتل مكانة شاغرة في السوق مثل السيارات الكهربائية التي طورها مصنعون آخرون بالفعل أو يختبرونها فقط.

محرك هوائي، إيجابيات وسلبيات. الاستنتاجات المستمدة من عمل المتخصصين لدينا

إن الآلات التي تعمل بالهواء المضغوط هي في الواقع موضوع ليس واعدا كما يتحدث عنه "الخبراء" الهنود أو الفرنسيون أو الأمريكيون، رغم أنه لا يخلو من بعض المزايا.

المحرك الهوائي نفسه لا يحل مشكلة الوقود. الحقيقة هي أن احتياطي الطاقة للهواء المضغوط صغير جدًا وأن مثل هذا المحرك قادر على حل مشكلة الوقود بشكل فعال فقط لأنواع معينة من المركبات: سيارات الركاب والبضائع الصغيرة والرافعات وسيارات المدينة الأخف وزناً (على سبيل المثال، السيارات الخاصة سيارات الأجرة). ولا شيء أكثر من ذلك، إذا كنا نتحدث عن محرك هوائي خالص، وليس محرك هجين (محرك الأقراص الهجين هو موضوع موازٍ ولكنه منفصل تمامًا).

عند تطوير محرك هوائي لآلة ما، لا تحتاج إلى التعامل مع محرك هوائي، ولكن مع محرك هوائي - وهو نظام كامل يكون فيه المحرك الهوائي فقط جزء لا يتجزأ. يجب أن يشتمل المحرك الهوائي الجيد على عدة مكونات منفصلة:

1. المحرك الهوائي الفعلي هو محرك مكبس أو دوار متعدد الأوضاع (ربما التصميم الاصلي)، وتوفير عالية ومتغيرة توجه محدد(عزم الدوران) بأي سرعة مع الحفاظ على كفاءة حجمية عالية باستمرار (80-90%).

2. نظام لتحضير مدخل الهواء المضغوط إلى أسطوانات المحرك والذي يوفر التثبيت التلقائيالضغط والجرعة ومراحل أجزاء من الهواء الموجهة إلى أسطوانات المحرك.

3. وحدة أوتوماتيكية للتحكم في حمل وسرعة المركبة الهوائية - تتحكم في المحرك الهوائي ونظام تحضير سحب الهواء المضغوط إلى أسطواناتها حسب طلبات مشغل الآلة بالنسبة لسرعة حركتها والحمولة على محرك هوائي.

لن يكون لمثل هذا المحرك الهوائي أي خصائص ثابتة. جميع خصائصه - القوة، وعزم الدوران، وسرعة الدوران - تتغير تلقائيًا من الصفر إلى الحد الأقصى اعتمادًا على ظروف التشغيل والحمل الذي يتم التغلب عليه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تحتوي على حركة عكسية وآلية فرامل هوائية قسرية مثل المثبط.

فقط مثل هذا النهج المتكامل لحل مشكلة محرك الهواء هو الذي سيجعله فعالاً قدر الإمكان واقتصاديًا للغاية ولا يتطلب استخدام أدوات مختلفة الأنظمة المساعدةمثل القابض أو علبة التروس. كما أنها قادرة على زيادة كفاءة النظام الهوائي بنسبة 15-30% مقارنة بنظيراتها العالمية.

خلف آلة تجريبيةمع محرك هوائي، فمن الأفضل استخدام رافعة شوكية مصممة خصيصًا لهذا الغرض. ستكون هذه الآلة قادرة على إظهار نفسها أثناء الحركة والعمل. من الأسهل صنع الألواح المواجهة للرافعة الشوكية بدلاً من صنع هيكل السيارة، بالإضافة إلى ذلك، فإن اللودر عبارة عن آلة ثقيلة بشكل أساسي ولن يتداخل معها وزن الأسطوانات الفولاذية للهواء المضغوط، كما أن أسطوانات الكيفلار من ألياف الكربون خفيفة الوزن عند ستكلف المرحلة الأولى من العمل أكثر من تكلفة الآلة بأكملها. حقيقة ان العقد الفرديةسنكون قادرين على استخدام الآلات من الرافعات الشوكية التسلسلية، وهذا سوف يسرع العمل.

بالإضافة إلى ذلك، تعد الرافعة الشوكية واحدة من الآلات القليلة التي من المنطقي أن يتم تصنيعها بمحرك هوائي، خاصة كنموذج أولي.

تتمتع هذه الآلة ذات المحرك الهوائي ببعض المزايا مقارنة بنظيراتها من الديزل والكهرباء: - في الإنتاج الضخم، سيكون إنتاجها أرخص، - احتياطي الطاقة في الأسطوانات مشابه لاحتياطي الطاقة في بطاريات الرافعة الشوكية الكهربائية، - وقت شحن الأسطوانات هو عدة دقائق، ووقت شحن البطاريات هو - 6-8 ساعات، - محرك الهواء غير حساس عمليا للتغيرات في درجة الحرارة المحيطة - عندما ترتفع درجة الحرارة إلى +50 درجة مئوية، يزداد احتياطي الطاقة بمقدار 10% ومع زيادة أخرى في درجة الحرارة المحيطة، يزداد احتياطي الطاقة للمحرك الهوائي فقط، دون أن يكون له تأثير ضار (مثل محرك الديزل، المعرض لارتفاع درجة الحرارة). عندما تنخفض درجة الحرارة إلى -20 درجة مئوية، ينخفض ​​احتياطي الطاقة للمحرك الهوائي بنسبة 10% دون أي شيء آخر تأثيرات مؤذيةلتشغيله، في حين أن احتياطي الطاقة للبطاريات الكهربائية سينخفض ​​بمقدار مرتين، وقد لا يبدأ محرك الديزل في مثل هذا الطقس البارد. عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة إلى -50 درجة مئوية بطاريات قابلة للشحنومحركات الديزل عمليا لا تعمل بدون حيل خاصة، ويفقد محرك الهواء حوالي 25٪ فقط من احتياطي الطاقة الخاص به. - يمكن لمثل هذا المحرك الهوائي أن يوفر نطاق سرعة جر أكبر بكثير من محركات الجر الكهربائية للرافعات الشوكية الكهربائية أو محولات عزم الدوران للرافعات الشوكية التي تعمل بالديزل.

يمكن إنشاء البنية التحتية للتزود بالوقود وخدمة الآلات التي تعمل بالهواء المضغوط بشكل أبسط بكثير من البنية التحتية المماثلة للآلات التقليدية.

لا يتطلب التزود بالوقود الهوائي توريد الوقود ومعالجته - فهو موجود حولنا ومجاني تمامًا. مطلوب فقط إمدادات كهربائية.

يعد إعادة تعبئة المركبات الهوائية في كل منزل أمرًا حقيقيًا تمامًا، فقط تكلفة إعادة تزويد مركبة تعمل بالهواء المضغوط في المنزل ستكون أعلى قليلاً مما هي عليه في محطة تعمل بالهواء المضغوط الرئيسية.

أما بالنسبة لإعادة شحن السيارة الهوائية عند الكبح أو التحرك على المنحدرات (ما يسمى باستعادة الطاقة)، ​​إذن أسباب فنيةإما أن يكون من الصعب جدًا القيام بذلك أو أنه غير مربح اقتصاديًا.

يعد حل مشكلة استعادة الطاقة للمركبات التي تعمل بالهواء المضغوط أصعب بكثير من حل مشكلة السيارات الكهربائية.

إذا قمت باستعادة الطاقة (باستخدام فرملة السيارة أو فراملها عند القيادة على منحدر) باستخدام مولد وضاغط، فإن سلسلة الاسترداد أطول بكثير: مولد - بطارية - محول - محرك كهربائي - ضاغط. في هذه الحالة، يجب أن تكون قوة جهاز الاسترداد (نظام الاسترداد ككل وجميع مكوناته بشكل منفصل) حوالي نصف قوة المحرك الهوائي للآلة.

في السيارة التي تعمل بالهواء المضغوط، تكون آلية استعادة الطاقة أكثر تعقيدًا وتكلفة من السيارة الكهربائية. والحقيقة هي أن مولد السيارة الكهربائية، المرتبط باستعادة الطاقة، يعيد الطاقة إلى البطاريات بجهد ثابت، بغض النظر عن وضع فرملة السيارة. في هذه الحالة، تعتمد القوة الحالية على وضع الكبح ولا تلعب دورًا خاصًا في إعادة شحن البطارية. هذه العملية هي التي يصعب تحقيقها في محرك هوائي.

في عملية استعادة طاقة المحرك الهوائي، يكون نظير الجهد هو الضغط، ونظير القوة الحالية هو أداء الضاغط. وكلتا الكميتين متغيرتان حسب وضع الكبح.

لجعل الأمر أكثر وضوحا، لن يحدث الاسترداد إذا كان الضغط في الأسطوانات 300 أجواء، والضاغط في وضع الكبح المحدد يخلق 200 أجواء فقط. في الوقت نفسه، يتم تحديد وضع الكبح من قبل السائق بشكل فردي في كل منهما حالة محددةويتكيف مع ظروف القيادة، وليس ل عمل فعالالمنقه.

هناك مشاكل أخرى مرتبطة باستعادة الطاقة في المركبات الهوائية.

لذلك يمكن استخدام المحرك الهوائي بدرجة محدودة إلى حد ما في تطوير مجموعة ضيقة جدًا من السيارات الصغيرة - نفس عربات التسليم وسيارات المدينة الخفيفة وسيارات النوادي الصغيرة.

نموذج لسيارة صغيرة مفتوحة أو سيارة صغيرة تعمل بالهواء المضغوط. وسيلة نقل مثالية للمدن الصغيرة والبلدات ذات المناخ الحار. عادم نظيف تمامًا - هواء بارد نقي يمكن توجيهه لخلق مناخ محلي للركاب. يضمن محرك هوائي آلي اقتصادي للغاية لحركته أقصى قدر من الكفاءة والأتمتة للتحكم في حركته، بغض النظر عن التغيرات في حجم الحمل الخارجي - مقاومة الحركة. لا يتطلب محرك الهواء الأصلي ذو عزم الدوران المتغير علبة تروس. إن كفاءة هذا المحرك الهوائي أعلى بنسبة 20% من كفاءة محركات الهواء المماثلة الموجودة من مطورين آخرين، وهي أقرب ما يمكن إلى الحد النظري لاستخدام الطاقة المخزنة في الهواء المضغوط في أسطوانات الآلة.

/ 11
أسوأ أفضل

حقيقة أن المركبات الهوائية يمكن أن تصبح بديلاً كاملاً لمركبات البنزين والديزل لا تزال موضع شك. ومع ذلك، فإن المحركات التي تعمل بالهواء المضغوط لها إمكاناتها غير المشروطة، وتستخدم السيارات التي تعمل بالهواء المضغوط مضخة كهربائية - ضاغط لضغط الهواء إلى ضغط مرتفع (300 - 350 ضغط جوي) وتجميعه في الخزان. استخدامه لتحريك المكابس، مثل المحرك الاحتراق الداخليويتم إنجاز العمل وتعمل السيارة بالطاقة النظيفة.

1. حداثة التكنولوجيا

في حين أن السيارة التي تعمل بالطاقة الهوائية قد تبدو وكأنها تطور مبتكر وحتى مستقبلي، فقد تم استخدام القوة الجوية لقيادة السيارات منذ أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. ومع ذلك، فإن نقطة البداية في تاريخ تطور المحركات الهوائية ينبغي اعتبارها القرن السابع عشر وتطورات دينيس بابين للأكاديمية البريطانية للعلوم. وهكذا تم اكتشاف مبدأ تشغيل المحرك الهوائي منذ أكثر من ثلاثمائة عام، ويبدو الأمر أكثر غرابة أن هذه التكنولوجيا لم تستخدم في صناعة السيارات لفترة طويلة.

2. تطور السيارات التي تعمل بالهواء

في البداية، تم استخدام محركات الهواء المضغوط في وسائل النقل العام. في عام 1872، أنشأ لويس ميكارسكي أول ترام هوائي. ثم، في عام 1898، قام هودلي ونايت بتحسين التصميم، مما أدى إلى تمديد دورة تشغيل المحرك. ومن بين الآباء المؤسسين لمحرك الهواء المضغوط، كثيرًا ما يُذكر اسم تشارلز بورتر.

3. سنوات النسيان

وبالنظر إلى التاريخ الطويل للمحرك الهوائي، قد يبدو من المدهش أن هذه التكنولوجيا لم تتطور بما فيه الكفاية في القرن العشرين. وفي الثلاثينيات، تم تصميم قاطرة بمحرك هجين يعمل بالهواء المضغوط، لكن الاتجاه السائد في صناعة السيارات كان تركيب محركات الاحتراق الداخلي. يلمح بعض المؤرخين إلى وجود "لوبي نفطي": في رأيهم، بذلت الشركات القوية المهتمة بتنمية سوق المنتجات البترولية كل جهد ممكن لضمان عدم نشر البحث والتطوير في مجال إنشاء وتحسين المحركات الهوائية أبدًا.

4. مميزات محركات الهواء المضغوط

من السهل ملاحظة العديد من المزايا في خصائص المحركات الهوائية مقارنة بمحركات الاحتراق الداخلي. بادئ ذي بدء، هو رخص الهواء وسلامته الواضحة كمصدر للطاقة. علاوة على ذلك، تم تبسيط تصميم المحرك والسيارة ككل: لا تحتوي على شمعات الإشعال وخزان غاز ونظام تبريد المحرك؛ يزيل خطر التسرب شحن البطارياتوكذلك التلوث البيئي الناتج عن عوادم السيارات. في نهاية المطاف، المقدمة الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمةفمن المرجح أن تكون تكلفة محركات الهواء المضغوط أقل من تكلفة محركات البنزين.

ومع ذلك، هناك ذبابة في المرهم: وفقًا للتجارب، تبين أن محركات الهواء المضغوط أكثر ضجيجًا أثناء التشغيل من تلك التي تعمل بالهواء المضغوط. محركات البنزين. لكن هذا ليس عيبهم الرئيسي: لسوء الحظ، فإنهم متخلفون أيضًا عن محركات الاحتراق الداخلي من حيث الأداء.

5. مستقبل السيارات التي تعمل بالهواء

بدأت حقبة جديدة للسيارات التي تعمل بالهواء المضغوط في عام 2008، عندما قدم مهندس الفورمولا 1 السابق غي نيغري ابتكاره المسمى CityCat - وهي سيارة تعمل بالطاقة الهوائية ويمكن أن تصل سرعتها إلى 110 كم/ساعة وتقطع مسافات 200 كيلومتر لقد استغرق الأمر أكثر من 10 سنوات لتحويل وضع التشغيل للمحرك الهوائي إلى وضع العمل. تأسست الشركة على يد مجموعة من الأشخاص ذوي التفكير المماثل، وأصبحت تُعرف باسم Motor Development International. لم يكن مشروعها الأصلي عبارة عن سيارة تعمل بالهواء المضغوط بالمعنى الكامل للكلمة. يمكن للمحرك الأول لجاي نيجري أن يعمل ليس فقط بالهواء المضغوط، ولكن أيضًا بالغاز الطبيعي والبنزين والديزل. في محرك MDI، تتم عمليات الضغط والإشعال خليط قابل للاشتعال، بالإضافة إلى ضربة العمل نفسها، تتم في أسطوانتين بأحجام مختلفة، متصلتين ببعضهما بواسطة غرفة كروية.

اختبرنا محطة توليد الكهرباء على سيارة Citroen AX هاتشباك. على سرعات منخفضة(حتى 60 كم/ساعة)، عندما لا يتجاوز استهلاك الطاقة 7 كيلووات، يمكن للسيارة التحرك فقط باستخدام طاقة الهواء المضغوط، ولكن بسرعات أعلى من هذه العلامة، تتحول محطة الطاقة تلقائيًا إلى البنزين. وفي هذه الحالة زادت قوة المحرك إلى 70 قوة حصان. كان استهلاك الوقود السائل في ظروف الطرق السريعة 3 لترات فقط لكل 100 كيلومتر - وهي نتيجة يحسدها أي شخص سيارة هجينة.

ومع ذلك، فإن فريق MDI لم يتوقف عند هذا الحد، حيث واصل العمل على تحسين محرك الهواء المضغوط، وتحديدًا إنشاء مركبة تعمل بالهواء المضغوط كاملة، دون تجديد الغاز أو الوقود السائل. الأول كان النموذج الأولي لسيارة الأجرة الخالية من التلوث. هذه السيارة "لسبب ما" لم تثير الاهتمام بين الدول المتقدمة، التي كانت في ذلك الوقت تعتمد بشكل كبير على صناعة النفط. لكن المكسيك أصبحت مهتمة بهذا التطور، وفي عام 1997 أبرمت اتفاقاً بشأن الاستبدال التدريجي لأسطول سيارات الأجرة في مكسيكو سيتي (واحدة من المدن الكبرى الأكثر تلوثاً في العالم) بوسائل النقل "الجوية".

كان المشروع التالي هو نفس Airpod بجسم نصف دائري من الألياف الزجاجية وأسطوانات هواء مضغوط بوزن 80 كيلوغرامًا، وكان الإمداد الكامل بها كافيًا لمسافة 150-200 كيلومتر. ومع ذلك، فإن مشروع OneCat، وهو تفسير أكثر حداثة لسيارة الأجرة المكسيكية Zero Pollution، أصبح مركبة هوائية متسلسلة كاملة. يمكن لأسطوانات الكربون خفيفة الوزن والآمنة بضغط 300 بار تخزين ما يصل إلى 300 لتر من الهواء المضغوط.

مبدأ تشغيل محرك MDI هو كما يلي: يتم امتصاص الهواء في أسطوانة صغيرة، حيث يتم ضغطه بواسطة مكبس تحت ضغط 18-20 بار وتسخينه؛ ويدخل الهواء الساخن إلى حجرة كروية، حيث يمتزج مع الهواء البارد القادم من الأسطوانات، والذي يتمدد على الفور ويسخن، مما يزيد الضغط على مكبس الأسطوانة الكبيرة، الذي ينقل القوة إلى العمود المرفقي.

سيتم ملء السيارة بالهواء

بحثا عن مصادر جديدة للطاقة، يقوم مهندسو السيارات بتطوير محركات تعمل بالكهرباء والهيدروجين والزيت النباتي والكحول وغيرها من وسائل النقل المتجددة. لقد حان الدور للهواء المضغوط - ربما يكون الوقود الأكثر صداقة للبيئة.

أعلنت شركة تاتا، أكبر شركة هندية لصناعة السيارات، عن دخولها القادم إلى السوق لسيارة تعمل بالهواء المضغوط. يأتي الهواء المضغوط إلى ضغط 300 ضغط جوي من خزان خاص إلى وحدة الطاقة، تذكرنا محرك عاديالاحتراق الداخلي.

السيارة الهوائية مزودة بمحرك 4 سلندر بسعة 700 متر مكعب. يمزج هذا المحرك الهواء المضغوط من الخزان مع الهواء الجوي (الخارجي)، مما يوفر توفيرًا إضافيًا. يتمتع المحرك بديناميكيات كافية للقيادة داخل المدينة، وتتجاوز السرعة القصوى 100 كم/ساعة.
لقد حقق المطورون زيادة في المسافة التي يمكن أن تقطعها السيارة دون التزود بالوقود - أكثر من 300 كيلومتر. في الوضع الحضري، قد يكون الاحتياطي كافيا لمسافة 200-250 كم. يحتوي خزان الهواء المضغوط سعة 340 لترًا على 90 مترًا مكعبًا من الهواء. وهي مصنوعة من الألياف الزجاجية، لذلك فهي خفيفة الوزن وآمنة.

هناك طريقتان للتزود بالوقود: في محطة الخدمة أو بالقرب من أي مأخذ كهربائي. في محطة الخدمة شحن كاملسوف يستغرق الخزان ثلاث دقائق فقط. يمكنك التزود بالوقود في أي مكان مناسب للسائق باستخدام الضاغط المدمج، لكن هذا سيستغرق عدة ساعات. وفقًا للمطورين، ستكلف إعادة ملء الخزان بالكامل حوالي 2-3 دولارات (بأسعار الكهرباء في الولايات المتحدة ودول الاتحاد الأوروبي). تكلفة الوقود ستكون حوالي 1 دولار لكل 100 كيلومتر. وسيتعين تغيير الزيت مرة واحدة فقط كل 50 ألف كيلومتر - وهذا أقل بثلاث مرات على الأقل من محرك الاحتراق الداخلي.

ومن المقرر أن يبدأ إنتاج المركبات الهوائية في شركة تاتا موتورز هذا العام؛ وتخطط شركة تاتا لإنتاج 6000 سيارة "هوائية" سنويًا. وينبغي أن تكون الأسواق الرئيسية هي الولايات المتحدة ودول الاتحاد الأوروبي وإسرائيل وجنوب أفريقيا.
السعر المقدر لسيارة Tata Air Car في الهند سيكون حوالي 11.000 دولار. عند إنتاجه بكميات كبيرة، يمكن أن يكون المحرك الهوائي أرخص بكثير من محرك السيارة الكهربائية.

كان مطور هذا النموذج هو MDI، الذي أبرم بالفعل عقودًا لإنتاج سيارات تعمل بالهواء المضغوط مع شركات تصنيع من 12 دولة. يتم حاليًا دراسة إمكانية الإنتاج الضخم للسيارات الجوية من قبل الشركات المصنعة في الولايات المتحدة الأمريكية وإنجلترا وفرنسا وإسبانيا والبرازيل ودول أخرى.
وقد تم بالفعل تطوير أربعة أنماط لهيكل السيارة الجوية: كوبيه ذات خمسة مقاعد، وشاحنة صغيرة، وسيارة أجرة، وشاحنة صغيرة.

إن فكرة السيارة التي تعمل بالهواء المضغوط ليست جديدة. في القرن التاسع عشر، تم استخدام هذا المبدأ في عربات المناجم. يتم استخدام مبدأ مماثل لبدء تشغيل محرك BTR-50PK، الموجود في الخدمة مع الجيش الروسي: في حالة فشل المبدئ، سيتم تشغيل المحرك بالهواء المضغوط.

قام المخترع جاي نيجري من MDI، والذي عمل سابقًا في فرق الفورمولا 1، بتصميم محرك هجين يعمل بالبنزين أو الهواء المضغوط في عام 1991. لقد نفذ هو وعلماء في بلدان أخرى تطورات لإنشاء وتحسين المحرك الهوائي لأكثر من 15 عامًا.

أجهزة القيادة >

المحركات الهوائية (المحركات الهوائية)

المحركات الهوائية، والمعروفة أيضًا باسم المحركات الهوائية، هي أجهزة تقوم بتحويل طاقة الهواء المضغوط إلى عمل ميكانيكي. بالمعنى الواسع للكلمة، العمل الميكانيكي محرك الهواءتُفهم على أنها حركة خطية أو دورانية - ومع ذلك، فإن المحركات الهوائية التي تخلق حركة ترددية خطية تسمى غالبًا أسطوانات هوائية، وعادةً ما يرتبط مفهوم "المحرك الهوائي" بدوران العمود. بدورها، يتم تقسيم محركات الهواء الدوارة، وفقًا لمبدأ عملها، إلى شفرة (تُعرف أيضًا باسم اللوحة) ومكبس - تنتج شركة باركر كلا النوعين.

نعتقد أن العديد من زوار موقعنا ليسوا أقل دراية منا بماهية المحرك الهوائي، وماهيته، وكيفية اختياره، وغيرها من المسائل المتعلقة بهذه الأجهزة. ربما يرغب هؤلاء الزوار في الذهاب مباشرة إلى معلومات تقنيةحول المحركات الهوائية التي نقدمها:

• سلسلة P1V-P: مكبس نصف قطري، 74...228 واط
• السلسلة P1V-M: لوحة، 200...600 واط
• السلسلة P1V-S: صفيحة، 20...1200 واط، من الفولاذ المقاوم للصدأ
• السلسلة P1V-A: لوحة، 1.6...3.6 كيلوواط
• السلسلة P1V-B: لوحة، 5.1...18 كيلوواط

لزوارنا الذين ليسوا على دراية بالمحركات الهوائية، قمنا بإعداد بعض المعلومات الأساسية عنها ذات طبيعة مرجعية ونظرية، والتي نأمل أن تكون مفيدة لشخص ما:

كانت المحركات الهوائية موجودة منذ حوالي قرنين من الزمان، وتستخدم الآن على نطاق واسع في المعدات الصناعية، والأدوات اليدوية، والطيران (كبادئ تشغيل) والعديد من التطبيقات الأخرى.

هناك أيضًا أمثلة على استخدام المحركات الهوائية في تصميم السيارات التي تعمل بالهواء المضغوط - أولاً عند فجر صناعة السيارات في القرن التاسع عشر، ولاحقًا، خلال الاهتمام الجديد بمحركات السيارات "غير النفطية" بدءًا من الثمانينيات من القرن العشرين - ولكن لسوء الحظ، لا يزال النوع الأخير من التطبيقات يبدو غير واعد.

"المنافسون" الرئيسيون للمحركات الهوائية هم محركات كهربائية، والتي يُزعم أنها تستخدم في نفس مجالات المحركات الهوائية. يمكن ملاحظة المزايا العامة التالية للمحركات الهوائية مقارنة بالمحركات الكهربائية:
- يشغل المحرك الهوائي مساحة أقلمن محرك كهربائي يتوافق معه في المعلمات الأساسية
- عادة ما يكون المحرك الهوائي أخف عدة مرات من المحرك الكهربائي المقابل
- يمكن للمحركات الهوائية أن تتحمل درجات الحرارة العالية دون مشاكل، اهتزاز قويوالصدمات والمؤثرات الخارجية الأخرى
- معظم محركات الهواء مناسبة تمامًا للاستخدام في المناطق الخطرة وحاصلة على شهادة ATEX
- المحركات الهوائية أكثر تحملاً للتشغيل/التوقف من المحركات الكهربائية
- خدمة المحركات الهوائية أسهل بكثير من المحركات الكهربائية
- تتمتع المحركات الهوائية بالقدرة على الرجوع للخلف بشكل قياسي
- تعتبر المحركات الهوائية بشكل عام أكثر موثوقية من المحركات الكهربائية - وذلك بسبب بساطة تصميمها وقلة عدد الأجزاء المتحركة

بالطبع، على الرغم من هذه المزايا، في كثير من الأحيان، تبين أن استخدام المحركات الكهربائية أكثر فعالية سواء من الناحية الفنية أو الاقتصادية؛ ومع ذلك، عند استخدام محرك هوائي، عادةً ما يرجع ذلك إلى واحدة أو أكثر من مزاياه المذكورة أعلاه.

مبدأ التشغيل وتصميم محرك الهواء ريشة

مبدأ تشغيل محرك الهواء ريشة
1- غلاف الدوار (الأسطوانة)
2 - الدوار
3 - شفرات
4 - الربيع (يدفع الشفرات)
5 - شفة نهاية مع محامل

نحن نقدم نوعين من محركات الهواء: محركات المكبس والريشة؛ وفي الوقت نفسه، تكون هذه الأخيرة أبسط وأكثر موثوقية وأكثر تقدمًا، ونتيجة لذلك، فهي منتشرة على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، فهي عادة ما تكون أصغر من محركات الهواء المكبسية، مما يجعلها أسهل في التثبيت في العلب المدمجة للأجهزة التي تستخدمها. مبدأ تشغيل محرك كهربائي ريشة هو تقريبًا عكس مبدأ تشغيل ضاغط ريشة: في الضاغط، يؤدي إمداد الدوران (من محرك كهربائي أو محرك احتراق داخلي) إلى العمود إلى دوران الدوار مع خروج الشفرات من أخاديدها، وبالتالي تقليل غرف الضغط؛ في محرك هوائي، يتم توفير الهواء المضغوط للشفرات، مما يؤدي إلى دوران الدوار - أي أن طاقة الهواء المضغوط تتحول في المحرك الهوائي إلى عمل ميكانيكي (الحركة الدورانية للعمود).

يتكون محرك الهواء ذو ​​الشفرات من مبيت أسطوانة يتم فيه وضع الدوار على المحامل - علاوة على ذلك، لا يتم وضعه مباشرة في وسط التجويف، ولكن يتم إزاحته بالنسبة للأخير. على طول الدوار بالكامل، يتم قطع الأخاديد التي يتم فيها إدخال الشفرات المصنوعة من الجرافيت أو أي مادة أخرى. يتم دفع الشفرات خارج أخاديد الدوار عن طريق عمل الزنبركات، والضغط على جدران المبيت وتشكيل تجويف - غرفة عمل - بين أسطحها، والمبيت والدوار.

يتم توفير الهواء المضغوط إلى مدخل غرفة العمل (يمكن توفيره من كلا الجانبين) ويدفع الشفرات الدوارة، والتي بدورها تؤدي إلى دوران الأخيرة. يمر الهواء المضغوط عبر التجويف الموجود بين الألواح وأسطح الهيكل والدوار إلى المخرج، حيث يتم إطلاقه من خلاله إلى الغلاف الجوي. في محركات الهواء الريشية، يتم تحديد عزم الدوران من خلال مساحة سطح الشفرات المعرضة لضغط الهواء ومستوى هذا الضغط.

كيفية اختيار محرك هوائي؟

ن	سرعة
م	عزم الدوران
ص	قوة
س	استهلاك SJW
	وضع التشغيل الممكن
	وضع التشغيل الأمثل
	تآكل عالي (ليس دائمًا)

لكل محرك هوائي، يمكن رسم رسم بياني يوضح اعتماد عزم الدوران M والقدرة P، وكذلك استهلاك الهواء المضغوط Q، على سرعة الدوران n (يظهر مثال في الشكل الموجود على اليمين).

إذا كان المحرك خاملاً أو حرًا بدون تحميل على عمود الإخراج، فلن ينتج أي طاقة. عادة، يتم تطوير الطاقة القصوى عندما يتم تباطؤ المحرك إلى منتصف الطريق تقريبًا. السرعة القصوىدوران.

أما بالنسبة لعزم الدوران، ففي وضع الدوران الحر يكون أيضًا صفرًا. مباشرة بعد أن يبدأ المحرك في الكبح (عند ظهور حمل)، يبدأ عزم الدوران في الزيادة بشكل خطي حتى يتوقف المحرك. ومع ذلك، من المستحيل الإشارة إلى القيمة الدقيقة لعزم دوران البداية - وذلك لأن الشفرات (أو مكابس محرك الهواء المكبس) يمكنها نقطةكن في مواقف مختلفة. قم دائمًا بالإشارة إلى الحد الأدنى لعزم دوران البداية فقط.

تجدر الإشارة إلى ذلك اختيار خاطئالمحرك الهوائي محفوف ليس فقط بعدم كفاءة تشغيله، ولكن أيضًا بتآكل أكبر: عند السرعات العالية، تتآكل الشفرات بشكل أسرع؛ عند السرعات المنخفضة وعزم الدوران العالي، تتآكل أجزاء ناقل الحركة بشكل أسرع.

الاختيار العادي: أنت بحاجة إلى معرفة عزم الدوران M والسرعة n

في النهج المعتاد لاختيار محرك هوائي، يبدأ المرء بتحديد عزم الدوران عند سرعة معينة مطلوبة. بمعنى آخر، لاختيار محرك، عليك معرفة عزم الدوران والسرعة المطلوبين. نظرًا لأنه، كما ذكرنا أعلاه، تتطور الطاقة القصوى عند حوالي ½ السرعة القصوى (الحرة) للمحرك الهوائي، فمن الناحية المثالية، يجب عليك اختيار محرك هوائي يُظهر السرعة وعزم الدوران المطلوبين عند قيمة طاقة قريبة من الحد الأقصى. تحتوي كل وحدة على رسوم بيانية مقابلة للمساعدة في تحديد مدى ملاءمتها لاستخدام معين.

تلميح صغير:بشكل عام، يمكنك اختيار محرك هوائي يوفر، عند أقصى طاقة، سرعة وعزم دوران أكبر قليلاً من المطلوب، ثم ضبطهما عن طريق ضبط الضغط باستخدام منظم و/أو تدفق الهواء المضغوط باستخدام محدد التدفق.

إذا كانت لحظة القوة M والسرعة n غير معروفة

في بعض الحالات، لا يكون عزم الدوران والسرعة معروفين، ولكن السرعة المطلوبة لحركة الحمل، وعزم الرافعة (متجه نصف القطر، أو ببساطة، المسافة من مركز تطبيق القوة) واستهلاك الطاقة هي معروف. بناءً على هذه المعلمات، يمكن حساب عزم الدوران والسرعة:

أولاً، على الرغم من أن هذه الصيغة لن تساعد بشكل مباشر في حساب المعلمات المطلوبة، فلنوضح ما هي القوة (وهي أيضًا، في حالة المحركات الهوائية، القوة الدوارة). إذن فالقوة (القوة) هي حاصل ضرب الكتلة وتسارع الجاذبية:

أين
F - الطاقة المطلوبة [N] (تذكر ذلك ),
م - الكتلة [كجم]،
ز - تسارع الجاذبية [م/ث²]، في موسكو ≈ 9.8154 م/ث²

على سبيل المثال، في الرسم التوضيحي الموجود على اليمين، يتم تعليق حمولة تزن 150 كجم من أسطوانة مثبتة على عمود الخرج لمحرك هوائي. يحدث هذا الأمر على الأرض، في مدينة موسكو، ويبلغ تسارع السقوط الحر حوالي 9.8154 م/ث². في هذه الحالة، تبلغ القوة حوالي 1472 كجم م/ث²، أو 1472 نيوتن. مرة أخرى، نكرر أن هذه الصيغة لا ترتبط بشكل مباشر بالطرق التي نقترحها لاختيار المحركات الهوائية.

عزم الدوران، المعروف أيضًا بعزم القوة، هو القوة المطبقة لتسبب دوران الجسم. عزم القوة هو حاصل ضرب القوة الدورانية (المحسوبة باستخدام الصيغة أعلاه) والمسافة من المركز إلى نقطة تطبيقها (عزم الرافعة، أو ببساطة المسافة من مركز الهواء عمود المحرك، في هذه الحالة، سطح الأسطوانة المثبت على العمود). نحسب لحظة القوة (ويعرف أيضًا باسم عزم الدوران، ويعرف أيضًا باسم عزم الدوران):

أين
M هي لحظة القوة المطلوبة (عزم الدوران) [Nm]،
م - الكتلة [كجم]،
ز - تسارع الجاذبية [م/ث²]، في موسكو ≈ 9.8154 م/ث²
ص - لحظة الرافعة (نصف القطر من المركز) [م]

على سبيل المثال، إذا كان قطر العمود + الأسطوانة 300 مم = 0.3 م، وبالتالي فإن عزم الرافعة = 0.15 م، فإن عزم الدوران سيكون حوالي 221 نيوتن متر. يعد عزم الدوران أحد المعلمات الضرورية لاختيار محرك هوائي. باستخدام الصيغة أعلاه، يمكن حسابها بناءً على معرفة كتلة وعزم الرافعة (في الغالبية العظمى من الحالات، يمكن إهمال الاختلافات في تسارع السقوط الحر بسبب ندرة استخدام المحركات الهوائية في الفضاء ).

يمكن حساب سرعة الدوار للمحرك الهوائي من خلال معرفة سرعة الحركة الانتقالية للحمل وعزم دوران الرافعة:

أين
ن - سرعة الدوران المطلوبة [دقيقة -1]،
v - سرعة الحركة الانتقالية للحمل [م/ث]،
ص - لحظة الرافعة (نصف القطر من المركز) [م]،
π - ثابت 3.14
تم إدخال عامل تصحيح قدره 60 في الصيغة لتحويل الثورات في الثانية إلى دورة أكثر سهولة في القراءة وأكثر استخدامًا على نطاق واسع الوثائق الفنيةثورة كل دقيقة.

على سبيل المثال، مع سرعة انتقالية قدرها 1.5 م/ث وعزم دوران رافعة (نصف قطر) قدره 0.15 م مقترح وفي المثال السابق، ستكون سرعة دوران العمود المطلوبة حوالي 96 دورة في الدقيقة. تعد سرعة الدوران معلمة أخرى ضرورية لاختيار محرك هوائي. باستخدام الصيغة أعلاه، يمكن حسابها بمعرفة عزم الرافعة وسرعة الحركة الانتقالية للحمل.

أين
P - الطاقة المطلوبة [كيلوواط] (تذكر ذلك ),
M - لحظة القوة، والمعروفة أيضًا باسم عزم الدوران [Nm]،
ن - سرعة الدوران [دقيقة -1]،
9550 - ثابت (يساوي 30/π لتحويل السرعة من راديان/ثانية إلى دورة/دقيقة، مضروبًا في 1000 لتحويل الوات إلى كيلووات الوثائق الفنية الأكثر قابلية للقراءة والأكثر شيوعًا)

على سبيل المثال، إذا كان عزم الدوران 221 نيوتن متر عند سرعة دوران 96 دورة في الدقيقة، فإن القدرة المطلوبة ستكون حوالي 2.2 كيلو واط. بالطبع، يمكن أيضًا استخلاص المعكوس من هذه الصيغة: لحساب عزم الدوران أو سرعة دوران عمود محرك هوائي.

أنواع ناقل الحركة (علبة التروس)

كقاعدة عامة، يتم توصيل عمود المحرك الهوائي بمستقبل الدوران ليس بشكل مباشر، ولكن من خلال مخفض ناقل الحركة المدمج في تصميم المحرك الهوائي. هناك علب التروس أنواع مختلفةوأهمها الكواكب والحلزونية والديدان.

مخفض كوكبي

علب التروس الكوكبيةمميزة كفاءة عالية، لحظة القصور الذاتي المنخفضة، والقدرة على إنشاء نسب تروس عالية، بالإضافة إلى أبعاد صغيرة بالنسبة إلى عزم الدوران الناتج. يقع عمود الإخراج دائمًا في وسط السكن الكواكب و العتاد. يتم تشحيم أجزاء علبة التروس الكوكبية بالشحم، مما يعني أنه يمكن تركيب محرك هوائي مزود بعلبة التروس هذه في أي موضع مرغوب.
+ صغير أبعاد التثبيت
+ حرية اختيار موضع التثبيت
+ اتصال شفة بسيط
+ وزن صغير
+ عمود الإخراج في المركز
+ كفاءة تشغيلية عالية

علبة التروس حلزونية

الإرسال الحلزونيكما أنها ذات كفاءة عالية. عدة مراحل تخفيض تجعل من الممكن تحقيق نسب تروس عالية. يتم تسهيل الراحة والمرونة في التثبيت من خلال الموقع المركزي لعمود الإخراج والقدرة على تثبيت محرك هوائي مع علبة تروس حلزونية إما على شفة أو على حوامل.

ومع ذلك، يتم تشحيم علب التروس هذه عن طريق رش الزيت (هناك نوع من "حمام الزيت" حيث يجب دائمًا أن تكون الأجزاء المتحركة من علبة التروس مغمورة جزئيًا)، وبالتالي، يجب ضبط موضع محرك الهواء مع مثل هذا الترس يتم تحديده مسبقًا - مع الأخذ في الاعتبار كمية الزيت المناسبة لملء ناقل الحركة وموضع سدادات الحشو والصرف.
+ كفاءة عالية
+ تركيب سهلعبر شفة أو رفوف
+ سعر منخفض نسبيا
- الحاجة إلى تخطيط موضع التثبيت مسبقًا
- وزن أعلى من علب التروس الكوكبية أو الدودية

معدات دودة

التروس الدوديةتتميز بتصميم بسيط نسبيًا يعتمد على المسمار والعتاد، مما يسمح باستخدام علبة التروس هذه بالحصول على نسب تروس عالية بأبعاد إجمالية صغيرة. ومع ذلك، فإن كفاءة الترس الدودي أقل بكثير من كفاءة الترس الكوكبي أو الحلزوني.

يتم توجيه عمود الخرج بزاوية 90 درجة بالنسبة لعمود محرك الهواء. يمكن تركيب محرك هوائي مع ترس دودي إما من خلال شفة أو على حاملات. ومع ذلك، كما هو الحال في حالة التروس الحلزونية، فإن الأمر معقد إلى حد ما بسبب حقيقة أن علب التروس الدودية، مثل علب التروس الحلزونية، تستخدم أيضًا تشحيم رذاذ الزيت - لذلك، يجب أيضًا معرفة موضع تركيب هذه الأنظمة مسبقًا، لأن سيؤثر ذلك على حجم الزيت المسكوب في علبة التروس، وكذلك على موضع وصلات الحشو والصرف.
+ منخفض بالنسبة لنسبة التروس والكتلة
+ سعر منخفض نسبيا
- كفاءة منخفضة نسبيا
- من الضروري معرفة موضع التثبيت مسبقًا
+/- عمود الإخراج بزاوية 90 درجة إلى عمود محرك الهواء

طرق تعديل محرك الهواء

ويبين الجدول أدناه الطريقتين الرئيسيتين لتنظيم عمل المحركات الهوائية:

التحكم في التدفق الطريقة الرئيسية لتنظيم تشغيل المحركات الهوائية هي تركيب منظم تدفق الهواء المضغوط (محدد التدفق) عند مدخل محرك أحادي الشوط. في التطبيقات التي يكون فيها المحرك معكوسًا ويجب أن تكون سرعة المحرك محدودة في كلا الاتجاهين، يجب تثبيت منظمات ذات خطوط جانبية على جانبي محرك الهواء. قيود التغذية أو الإخراج على المحرك أحادي الاتجاه قيود التغذية على المحرك العكسي حدود الإخراج على المحرك العكسي عند تنظيم (الحد) من إمداد الهواء المضغوط للمحرك الهوائي، مع الحفاظ على ضغطه، تنخفض سرعة الدوران الحر لدوار المحرك الهوائي - مع الحفاظ على الضغط الكامل للهواء المضغوط على سطح الشفرات. يصبح منحنى عزم الدوران أكثر حدة: منحنى عزم الدوران وهذا يعني أنه عند سرعات الدوران المنخفضة من الممكن الحصول على عزم الدوران الكامل من محرك الهواء. ومع ذلك، هذا يعني أيضًا أنه متى سرعة متساويةأثناء الدوران، يطور المحرك عزم دوران أقل مما قد يتطور إذا تم توفير الحجم الكامل للهواء المضغوط.

تنظيم الضغط يمكن أيضًا تعديل سرعة وعزم دوران محرك الهواء عن طريق تغيير ضغط الهواء المضغوط المزود إليه. للقيام بذلك، يتم تثبيت مخفض الضغط على خط أنابيب المدخل. ونتيجة لذلك، يتلقى المحرك باستمرار كمية غير محدودة من الهواء المضغوط، ولكن بضغط أقل. في الوقت نفسه، عندما يظهر الحمل، فإنه يطور عزم دوران أقل على عمود الإخراج. تنظيم الضغط تنظيم الضغط يؤدي تقليل ضغط الهواء المضغوط إلى تقليل عزم الدوران الناتج عن المحرك عند الكبح (يتم تطبيق الحمل)، ولكنه يقلل أيضًا من السرعة.

التحكم في التشغيل واتجاه الدوران

يعمل محرك الهواء عند إمداده بالهواء المضغوط وعند تفريغ الهواء المضغوط منه. إذا كان من الضروري ضمان دوران عمود المحرك الهوائي في اتجاه واحد فقط، فيجب توفير إمداد الهواء المضغوط فقط إلى أحد مداخل الهواء للوحدة؛ وفقًا لذلك، إذا كان من الضروري أن يدور عمود محرك الهواء في اتجاهين، فمن الضروري توفير إمداد بالهواء المضغوط بالتناوب بين كلا المدخلين.

يتم توفير الهواء المضغوط وتفريغه باستخدام صمامات التحكم. يمكن أن تكون مختلفة في طريقة التنشيط: الأكثر شيوعًا هي الصمامات ذات يتم التحكم فيها كهربائيا(الكهرومغناطيسي، المعروف أيضًا باسم الملف اللولبي، والذي يتم فتحه أو إغلاقه عن طريق تطبيق الجهد على ملف الحث الذي يسحب المكبس)، مع تسيطر عليها هوائيا(عندما يتم إعطاء إشارة الفتح أو الإغلاق عن طريق إمداد الهواء المضغوط)، والميكانيكية (عندما يتم الفتح أو الإغلاق ميكانيكيًا، عن طريق الضغط تلقائيًا على بعض الأزرار أو الرافعة) واليدوية (على غرار الميكانيكية، باستثناء فتح أو إغلاق يتم تنفيذ الصمام مباشرة من قبل الشخص).

إن أبسط حالة نراها، بالطبع، هي مع المحركات الهوائية ذات الاتجاه الواحد: بالنسبة لها، تحتاج فقط إلى توفير الهواء المضغوط لأحد المدخلات. ليست هناك حاجة للتحكم بأي شكل من الأشكال في إخراج الهواء المضغوط من توصيل هوائي آخر للمحرك الهوائي. في هذه الحالة، يكفي تركيب صمام ذو ملف لولبي ثنائي الاتجاه أو صمام آخر ثنائي الاتجاه عند مدخل الهواء المضغوط للمحرك الهوائي (تذكر أن التصميم "صمام الاتجاه X/Y"يعني أن هذا الصمام يحتوي على منافذ X يمكن من خلالها إمداد مائع التشغيل أو إزالته، ومواضع Y يمكن أن يوجد فيها جزء العمل من الصمام). ومع ذلك، يوضح الشكل الموجود على اليمين استخدام صمام ثلاثي الاتجاه (نكرر مرة أخرى أنه في حالة المحركات الهوائية ذات الاتجاه الواحد، لا يهم أي صمام سيتم استخدامه - ثنائي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه) 3/2-الطريق). بشكل عام، يوضح الشكل الموجود على اليمين بشكل تسلسلي، من اليسار إلى اليمين، الأجهزة التالية بشكل تخطيطي: صمام الإغلاق، مرشح الهواء المضغوط، منظم الضغط، صمام 3/2 اتجاه، منظم التدفق، محرك الهواء.

وفي حالة المحركات ذات الاتجاهين، تصبح المهمة أكثر تعقيدًا بعض الشيء. الخيار الأول هو استخدام صمام واحد 5/3 - مثل هذا الصمام سيكون له 3 أوضاع (توقف، التحرك إلى الأمام، عكسي) و5 منافذ (واحد لمدخل الهواء المضغوط، وواحد لتزويد الهواء المضغوط لكل من الوصلتين الهوائيتين لمحرك الهواء، وواحد آخر لإزالة الهواء المضغوط من كل من نفس الوصلتين). بالطبع، سيحتوي هذا الصمام على مشغلين على الأقل - في الحالة، على سبيل المثال، مع صمام الملف اللولبي، سيكون هناك ملفان تحريضيان. يظهر الشكل الموجود على اليمين بالتسلسل، من اليسار إلى اليمين: صمام 5/3 اتجاهات، منظم تدفق مدمج فحص الصمام(حتى يتمكن الهواء المضغوط من الهروب)، محرك هواء، منظم تدفق آخر مزود بصمام فحص.

هناك خيار بديل للتحكم في محرك هوائي ثنائي الاتجاه وهو استخدام صمامين منفصلين 3/2 اتجاه. في الأساس، لا يختلف هذا المخطط عن الخيار مع صمام 5/3، الموصوف في الفقرة السابقة. يوضح الشكل الموجود على اليمين، بالتسلسل، من اليسار إلى اليمين، صمامًا ثلاثي الاتجاه، ومنظم تدفق مزودًا بصمام فحص مدمج، ومحرك هواء، ومنظم تدفق آخر مزود بصمام فحص مدمج، و صمام آخر 3/2 اتجاه.

قمع الضوضاء

الضوضاء الناتجة عن محرك الهواء أثناء التشغيل هي مزيج من الضوضاء الميكانيكية الصادرة عن الأجزاء المتحركة والضوضاء الناتجة عن نبض الهواء المضغوط الخارج من المحرك. يمكن أن يؤثر تأثير الضوضاء الصادرة عن محرك الهواء بشكل ملحوظ على خلفية الضوضاء الإجمالية في موقع التثبيت - على سبيل المثال، إذا تم السماح للهواء المضغوط بالخروج بحرية من محرك الهواء إلى الغلاف الجوي، فيمكن أن يصل مستوى ضغط الصوت، اعتمادًا على على الوحدة المحددة، حتى 100-110 ديسيبل (A) وأكثر من ذلك.

أولاً، يجب أن تحاول، إن أمكن، تجنب خلق تأثير الرنين الميكانيكي للصوت. ولكن حتى في ظل أفضل الظروف، يمكن أن تظل الضوضاء ملحوظة وغير مريحة للغاية. للتخلص من الضوضاء، يجب عليك استخدام مرشحات كاتم الصوت - وهي أجهزة بسيطة مصممة خصيصًا لهذا الغرض وتبديد تدفق الهواء المضغوط في غلافها ومواد التصفية.

بناءً على مادة البناء، يتم تقسيم كواتم الصوت إلى تلك المصنوعة من الملبد (أي التي يتم تحويلها إلى مسحوق ثم يتم تشكيلها/تلبدها في ضغط دم مرتفعودرجة الحرارة) البرونز والنحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ، والبلاستيك الملبد، وكذلك تلك المصنوعة من الأسلاك المنسوجة المغلقة في غلاف شبكي من الفولاذ أو الألومنيوم، والمصنوعة على أساس مواد ترشيح أخرى. النوعان الأولان عادةً ما يكونان صغيرين من حيث السعة والحجم، وغير مكلفين. عادةً ما يتم تثبيت كاتمات الصوت هذه على محرك الهواء نفسه أو بالقرب منه. وتشمل الأمثلة على ذلك، من بين أمور أخرى،.

يمكن أن تتمتع كواتم الصوت الشبكية السلكية بإنتاجية كبيرة جدًا (حتى أوامر ذات حجم أكبر من متطلبات الهواء المضغوط لأكبر محرك هوائي)، وقطر توصيل كبير (من تلك التي نقدمها، يصل إلى 2 بوصة). كواتم الصوت السلكية، كقاعدة عامة، تصبح متسخة بشكل أبطأ بكثير ويمكن تجديدها بشكل فعال ومتكرر - ولكن لسوء الحظ، فإنها عادة ما تكلف أكثر بكثير من تلك المصنوعة من البرونز أو البلاستيك الملبد.

عندما يتعلق الأمر بوضع كواتم الصوت، هناك خياران رئيسيان. أكثر بطريقة بسيطةهو تثبيت كاتم الصوت مباشرة على محرك الهواء (إذا لزم الأمر، من خلال محول). ومع ذلك، أولاً، يتعرض الهواء المضغوط عند مخرج محرك الهواء عادةً لنبضات قوية جدًا، مما يقلل من فعالية كاتم الصوت وربما يقلل من عمر الخدمة. ثانيا، كاتم الصوت لا يزيل الضوضاء تماما، ولكنه يقلل منها فقط - وعندما يتم وضع كاتم الصوت على الوحدة، فمن المرجح أن يكون هناك الكثير من الضوضاء. لذلك، إذا كان ذلك ممكنًا وإذا رغبت في ذلك، لتقليل مستوى ضغط الصوت، يجب اتخاذ التدابير التالية، بشكل انتقائي أو مجتمعة: 1) تركيب نوع من غرفة التمدد بين المحرك الهوائي وكاتم الصوت، مما يقلل من نبض الهواء المضغوط ، 2) قم بتوصيل كاتم الصوت من خلال الناعمة خرطوم مرنويؤدي نفس الغرض، و3) انقل كاتم الصوت إلى مكان لا يزعج فيه الضجيج أحداً.

يجب أن نتذكر أيضًا أن الإنتاجية غير الكافية لكاتم الصوت في البداية (بسبب خطأ في الاختيار) أو انسداده (الجزئي) بسبب التلوث الذي نشأ أثناء التشغيل يمكن أن يؤدي إلى مقاومة كبيرة يمارسها كاتم الصوت لتدفق الهواء المضغوط الصادر - مما يؤدي بدوره إلى انخفاض القوة الحركية للهواء. اختر (بما في ذلك بالتشاور معنا) كاتم صوت ذو سعة كافية ثم قم بمراقبة حالته أثناء تشغيله!

من بين جميع البدائل الحديثة للسيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي، تبدو الأكثر غرابة وإثارة للاهتمام. مركبات، عمل على الهواء المضغوط. إنه أمر متناقض، ولكن هناك بالفعل العديد من وسائل النقل المماثلة في العالم. سنخبرك عنهم في مراجعة اليوم.

قام الأسترالي داربي بيتشينو بإنشاء دراجة نارية غير عادية تسمى EcoMoto 2013. لا يتم تشغيل هذه السيارة بواسطة محرك احتراق داخلي، ولكن بواسطة نبض ناتج عن الهواء المضغوط من الأسطوانات.

عند إنتاج EcoMoto 2013، حاول Darby Bicheno استخدام مواد صديقة للبيئة بشكل حصري. لا يوجد بلاستيك - فقط المعدن والخيزران الرقائقي، الذي تُصنع منه معظم أجزاء هذه السيارة.

– هذه ليست سيارة بعد، ولكنها لم تعد دراجة نارية. تعمل هذه السيارة أيضًا بالهواء المضغوط وتتميز بخصائص تقنية عالية نسبيًا.

تزن عربة الأطفال AIRpod ذات الثلاث عجلات 220 كجم. وهي مصممة لحمل ما يصل إلى ثلاثة أشخاص، ويتم التحكم فيها باستخدام عصا التحكم الموجودة على اللوحة الأمامية لهذه السيارة شبه الآلية.

يمكن لـ AIRpod السفر مسافة 220 كيلومترًا بإمداد كامل من الهواء المضغوط، بينما تصل سرعتها إلى 75 كيلومترًا في الساعة. إعادة تعبئة الخزانات بالوقود تستغرق دقيقة ونصف فقط، وتبلغ تكلفة السفر 0.5 يورو لكل 100 كيلومتر.
والأولى في العالم سيارة الإنتاجمع محرك الهواء المضغوط، صدر شركة هنديةشركة تاتا، المعروفة في جميع أنحاء العالم بإنتاج سيارات رخيصة الثمن للفقراء.

تزن Tata OneCAT 350 كجم، ويمكنها السفر لمسافة 130 كيلومترًا بإمداد واحد من الهواء المضغوط، وتسارع حتى 100 كيلومتر في الساعة. لكن مثل هذه المؤشرات ممكنة فقط مع الخزانات المملوءة بأقصى قدر ممكن. كلما انخفضت كثافة الهواء فيها، انخفض متوسط ​​السرعة.

والسيارة هي صاحبة الرقم القياسي في السرعة بين مركبات الهواء المضغوط الموجودة حاليًا. خلال الاختبارات التي أجريت في سبتمبر 2011، تسارعت هذه السيارة إلى 129.2 كيلومترا في الساعة. صحيح أنه تمكن من قطع مسافة 3.2 كم فقط.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن Toyota Ku:Rin ليست سيارة ركاب إنتاجية. تم إنشاء هذه السيارة خصيصًا لإظهار قدرات السرعة المتزايدة للسيارات ذات محركات الهواء المضغوط في السباقات التوضيحية.
تعطي شركة بيجو الفرنسية معنى جديدا لمصطلح "السيارة الهجينة". إذا كانت هذه السيارة تعتبر في السابق سيارة تجمع بين محرك احتراق داخلي ومحرك كهربائي، فمن الممكن في المستقبل استبدال هذا الأخير بمحرك يعمل بالهواء المضغوط.

ستصبح بيجو 2008 في عام 2016 أول سيارة إنتاجية في العالم مزودة بمحرك مبتكر. التثبيت الهجينهواء. سوف يسمح لك بالجمع بين القيادة الوقود السائلوالهواء المضغوط والوضع المشترك.

ياماها WR250R - أول دراجة نارية تعمل بالهواء المضغوط

تعمل شركة Engineair الأسترالية على تطوير وتصنيع محركات الهواء المضغوط لسنوات عديدة. وكانت منتجاتهم هي التي استخدمها مهندسون من الفرع المحلي ياماهالإنشاء أول دراجة نارية في العالم من هذا النوع.

ومع ذلك، فإن قطارات إيروموفيل ليس لديها محرك خاص بها. تأتي نفاثات الهواء القوية من نظام السكك الحديدية الذي تتحرك عليه. وفي نفس الوقت الغياب محطة توليد الكهرباءداخل التركيبة نفسها يجعلها خفيفة للغاية.

تعمل قطارات إيروموفيل حاليًا في مطار بورتو أليغري في البرازيل وفي منتزه تامان ميني الترفيهي في جاكرتا، إندونيسيا.

يعود