Как сделать пневмодвигатели из лего
Перейти к содержимому

Как сделать пневмодвигатели из лего

  • автор:

В ВОЗДУХЕ — ПНЕВМОЛЕТ

В ВОЗДУХЕ — ПНЕВМОЛЕТ

Что только не поднимало в воздух летающие модели! Часовая пружина и тетива лука, резиновый жгут и пороховая ракета, электромотор и двигатель внутреннего сгорания (ДВС)… Но мысль о моторчике, работающем на обычном воздухе, никогда не оставляла моделистов. И уже в 30-е годы появился двигатель, источником энергии для которого служила жестяная банка, в которую авиамоделисты велосипедным насосом закачивали воздух или засыпали размолотый «сухой лед» — твердую углекислоту.

Шли годы… Совершенствовалась техника моделистов, появились мощные ДВС, а пневмодвигатель малой авиации трансформировался в миниатюрный моторчик, работающий на жидкой углекислоте — СО2. Впрочем, проблема была не только в самом пневмодвигателе — не было подходящего резервуара для сжатого воздуха.

Сегодня такие резервуары созданы, правда, для другой цели. Это пластиковые бутылки для газированных напитков, способные выдерживать большое давление при незначительной массе. Остается лишь состыковать такую бутылку с поршневым моторчиком.

Пневмодвигатель по схеме мало отличается от обычного ДВС с кривошипношатунным преобразователем возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала и, соответственно, воздушного винта. В его передней и задней частях располагаются два золотника — впускной и выпускной. Когда поршень оказывается в нижней мертвой точке, открывается задний (впускной) золотник, сжатый воздух поступает через него в кривошипную камеру и давит снизу на поршень. Последний начинает перемещаться. Когда он проходит около 2/3 своего хода, задний золотник закрывается, а поршень продолжает движение за счет расширения сжатого воздуха. После прохождения поршнем верхней мертвой точки открывается передний (выпускной) золотник, и поршень, продолжая движение к нижней мертвой точке, выдавливает через него отработавший воздух.

Геометрическая схема свободно-летающей авиамодели с пневматической силовой установкой.

Геометрическая схема свободно-летающей авиамодели с пневматической силовой установкой.

Пневматический двигатель

Пневматический двигатель (рабочий объем цилиндра 3 см 3 , частота вращения 500— 600 об/мин):

1 — винт М3 крепления задней стенки; 2 — коленвал-золотник (сталь, пруток Ø25); 3 — шайба (сталь); 4 — корпус двигателя (Д16Т или АК4-1Т); 5 — шатун (Д16Т); 6 — поршень (Д16Т или АК4-1Т); 7 — стенка задняя (Д16Т или АК4-1Т); 8 — золотник (сталь); 9 — прокладка (фторопласт или твердая резина); 10 — палец кривошипа («серебрянка» 50ХФА Ø2); 11 — шайба (фторопласт или текстолит); 12 — элемент шарнира (подшипниковый шарик Ø5,5).

Шатунно-поршневая группа

Шатунно-поршневая группа:

1 — поршень (Д16Т или АК4-1Т), 2 — шарик подшипниковый Ø5,5; 3 — шатун (Д16Т или АК4-1Т).

Киль

Киль:

1 — пластина (бальза s3); 2 — гайка М3; 3 — накладка (липа s4).

Компоновка пневмолета

Компоновка пневмолета:

1 — винт воздушный (бальза, брусок 30×15); 2 — пневмодвигатель; 3 — баллон со сжатым воздухом (пластиковая бутылка); 4 — стабилизатор; 5 — киль; 6 — балка фюзеляжная (бальза, рейка 10×10, 2 шт.); 7 — крыло; 8 — штуцер заправочный (велосипедный вентиль с золотником); 9 — винт-шарнир стабилизатора (винт М3); 10 — винт-шарнир киля (винт М3); 11 — ложемент стыковочный (бальза); 12 — вставка (бальза).

Основная часть пневмодвигателя — корпус. Лучше всего сделать его из алюминиевого сплава Д16Т или АК4-1Т. На первом этапе заготовка закрепляется на планшайбе или в четырехкулачковом патроне токарного станка и в ней протачиваются отверстия с диаметрами 25 мм и 8,8 мм. Далее на станке изготавливается оправка с внешним диаметром 25 мм, заготовка корпуса насаживается на нее, протачивается конус 1:10 и торцуется передняя часть корпуса.

Следующий этап — обработка наружной и внутренней поверхностей рабочего цилиндра, соответственно диаметров 18, 14 и 9 мм. Сделать это проще всего в четырехкулачковом патроне. Главное здесь — обеспечить перпендикулярность осей вращения коленвала и цилиндра. Учтите, что при обработке внутренней поверхности рабочего цилиндра и отверстия, в котором вращается золотник, необходимо предусмотреть припуск на последующую доводку этих отверстий.

Внешние поверхности корпуса обрабатываются на вертикально-фрезерном станке, а окончательно — напильниками.

Задняя стенка двигателя (материал — Д16Т или АК4-1Т) также обтачивается на токарном станке. На том же станке нарезается и резьба с внешним диаметром 26 мм и с шагом 3 мм. Отверстие под золотник сверлится с припуском под дальнейшую обработку.

Следующий этап — изготовление коленвала и золотника. Вытачиваются они из стали 40Х (подойдет и менее качественная сталь, поскольку нагрузки на эти детали небольшие). При обработке диаметра 8,8 оставляется припуск на шлифовку. Впускное и выпускное окна обрабатываются на фрезерном станке с доводкой шарошками и надфилями. В последнюю очередь сверлятся отверстия под палец кривошипа — нужно только поточнее определить их координаты относительно окон. При окончательной обработке этих отверстий следует иметь в виду, что палец (калиброванный стержень диаметром 2 мм и длиной 13 мм) должен фиксироваться в маховике коленвала с помощью легких ударов молотка, а при сопряжении его с отверстиями в шатуне и маховике золотника обеспечивать свободное вращение (по скользящей посадке). Маховик коленвала со вставленным в него пальцем имеет смысл отбалансировать, сверля в зоне установки пальца несквозные отверстия диаметром 2—3 мм. Доведенный коленвал, установленный на гладкой горизонтальной плите, должен находиться в безразличном равновесии.

Поршень и шатун — также из сплава Д16Т или АК4-1Т. Стыкуются эти детали с помощью шарового шарнира, для чего используется подшипниковый шарик диаметром 5,5 мм: он предварительно отжигается, в нем сверлится отверстие диаметром 2 мм, после чего шарик насаживается на шатун и фиксируется с помощью раскернивания отверстия на шатуне.

При изготовлении поршня надо сначала обработать нижний его торец, разделать лунку под шарик, а затем, не снимая заготовку со станка, довести ее до идеальной сферической формы, используя для этого обычный подшипниковый шарик диаметром 5,5 мм и молоток. После выполнения этой операции можно продолжить обработку поверхностей поршня.

В готовый поршень вставляется шатун с закрепленным на нем шариком и фиксируется специальной обжимкой. Перед этой операцией в лунку на поршне наливается трансмиссионное масло.

Перед окончательной сборкой мотора задняя стенка стыкуется с корпусом, и отрверстия под коленвал и золотник доводятся с помощью разверток до диаметра 8,8 мм. Дорабатывается с помощью притира и отверстие под поршень диаметром 14 мм.

При сборке пневмодвигателя в корпус вставляется хорошо смазанный коленвал с надетой на его ось шайбой, после чего в цилиндр вводится смазанный поршень, отверстие в шатуне совмещается с отверстием в маховике коленвала, и они фиксируются пальцем кривошипа. Далее в корпус вставляется золотник (в отверстие на его маховике при этом входит палец кривошипа), на ось золотника надевается шайба и, наконец, корпус закрывается задней стенкой, которая крепится винтами М3. При монтаже стенки между крепежными фланцами закладывается паста «гермесил» или прокладка из промасленного ватмана. Коленвал собранного двигателя должен вращаться легко, без ощутимых заеданий в верхней и нижней мертвых точках.

Крыло

Крыло:

1 — кромка центроплана, передняя (липа, рейка 11×5); 2 — полка лонжерона центроплана (бальза, рейка 7×3); 3,4 — нервюры центроплана (бальза s1,5); 5 — нервюра центроплана, усиленная (фанера s1); 6,10,13 — нервюры «уха» (бальза s1,5); 7,12 — нервюры «уха», усиленные (фанера s 1,5); 8 — кромка «уха», задняя (липа, рейка 10×3); 9 — кромка «уха», передняя (липа, рейка 11×5); 11 — полка лонжерона «уха» (бальза, рейка 7×3); 14 — зашивка (бальза в 1,5); 15 —вставка (фанера s1); 16 — кромка центроплана, задняя (липа, рейка 10×3).

Построение профиля крыла.

Построение профиля крыла.

Таблица контрольных сечений крыла

Таблица контрольных сечений крыла

В качестве резервуара для сжатого воздуха используется пластиковая бутылка емкостью 2 л. Нужно только в ее утолщенном дне просверлить отверстие, вставить в него велосипедный вентиль с золотником и навернуть на горлышко бутылки пневмодвигатель с воздушным винтом на хвостовике коленвала — получится своего рода силовой блок. Вал двигателя фиксируется и с помощью обычного автомобильного насоса (лучше всего ножного) давление в бутылке доводится до 5 атмосфер (по манометру насоса).

Модель пневмолета сконструирована по двухбалочной схеме. Каждая из балок пирамидальной формы выстругана из плотной бальзы; большее ее сечение 10×10 мм, меньшее — 5×5 мм.

Стабилизатор наборный, имеет симметричный профиль и состоит из двухполочного лонжерона, передней и задней кромок и нервюр. Этот узел сделан цельноповоротным, что дает возможность подбирать для него установочный угол атаки. Собирается горизонтальное оперение на стапеле — ровной доске с закрепленным на ней чертежом в натуральную величину (плазом), затянутым полиэтиленовой пленкой.

Стабилизатор

Стабилизатор:

1 — кромка передняя (липа, рейка 5×5); 2 — полка лонжерона (бальза, рейка 5×2), 3 — кромка задняя (липа, рейка 6×2); 4 — нервюра (бальза s1,5); 5 — нервюра усиленная (фанера s1); 6 — вставка резьбовая (капрон или текстолит).

Теоретический чертеж воздушного винта (бальза, брусок 30x15).

Теоретический чертеж воздушного винта (бальза, брусок 30×15).

По той же технологии собирается и крыло. «Уши» пристыковываются к центроплану с помощью 1 -мм фанерных вставок, вклеенных в пропилы в кромках и лонжеронах. Крыло и стабилизатор обтягиваются гонкой лавсановой пленкой на клее БФ-6 по широко известной технологии. В центральной части крыла закрепляется бальзовый ложемент, на который опирается резервуар силового блока — пластиковая бутылка.

Крыло к балкам фюзеляжа крепится резиновой нитью.

Кили — бальзовые, цельноповоротные, что обеспечивает оптимальную настройку на моторный участок полета. Для крепления килей в их корневой части вклеиваются липовые бобышки, фиксирующие гайку М3.

Силовой блок крепится на крыле резиновой лентой, что позволяет продольно перемещать его для подбора центровки модели.

Воздушный винт модели — бальзовый, диаметром 245 мм.

Собранную модель настраивают сначала в режиме планирования. Путем подбора центровки и установочного угла стабилизатора добиваются устойчивого планирования модели. После чего приступают к регулировке моторного режима. С помощью поворотных килей регулируют прямолинейность взлета при максимальной скороподъемности. При необходимости (если двигатель не раскручивается до оптимальных оборотов — около 500 об/мин) воздушный винт подрезается.

И. ТЕРЕХОВ, инженер

Автомобили на сжатом воздухе: преимущества, недостатки и перспективы

Несколько лет назад мир облетела новость о том, что индийская компания Tata собирается запустить в серию автомобиль, работающий на сжатом воздухе. Планы так и остались планами, но пневматические автомобили явно стали трендом: каждый год появляется несколько вполне жизнеспособных проектов, а компания Peugeot в 2016 году планировала поставить на конвейер воздушный гибрид. Почему же пневмокары внезапно вошли в моду?

Тим Скоренко
GettyImages

Все новое — это хорошо забытое старое. Так, электромобили в конце XIX века были популярнее бензиновых собратьев, затем они пережили столетнее забвение, а потом снова «восстали из пепла». То же касается и пневмотехники. Еще в 1879 году французский пионер авиации Виктор Татен спроектировал самолет Aеroplane, который должен был подниматься в воздух благодаря двигателю на сжатом воздухе. Модель этой машины успешно летала, хотя в полном размере самолет построен не был.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Родоначальником пневмодвигателей на наземном транспорте стал другой француз, Луи Мекарски, разработавший подобный силовой агрегат для парижских и нантских трамваев. В Нанте машины испытали в конце 1870-х, а к 1900 году Мекарски владел парком из 96 трамваев, что доказывало эффективность системы. Впоследствии пневматический «флот» был заменен электрическим, но начало было положено. Позднее пневмолокомотивы нашли себе узкую сферу повсеместного применения — шахтное дело. В то же время начались и попытки поставить воздушный двигатель на автомобиль. Но до начала XXI века эти попытки оставались единичными и не стоящими внимания.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Преимущества воздуха

Пневматический двигатель (или, как говорят, пневмоцилиндр) преобразует энергию расширяющегося воздуха в механическую работу. По принципу действия он аналогичен гидравлическому. «Сердце» пневмодвигателя — поршень, к которому прикреплен шток; вокруг штока навита пружина. Воздух, поступающий в камеру, с увеличением давления преодолевает сопротивление пружины и перемещает поршень. На фазе выпуска, когда давление воздуха падает, пружина возвращает поршень в исходное положение — и цикл повторяется. Пневмоцилиндр вполне можно назвать «двигателем внутреннего несгорания».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Более распространена мембранная схема, где роль цилиндра выполняет гибкая мембрана, к которой точно так же прикреплен шток с пружиной. Ее преимущество заключается в том, что не нужна столь высокая точность посадки подвижных элементов, не требуются смазочные материалы, а герметичность рабочей камеры повышается. Существуют также роторные (пластинчатые) пневмодвигатели — аналоги ДВС Ванкеля.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

MDI airpod

Основные плюсы пневмодвигателя — это его экологичность и низкая стоимость «топлива». Собственно, из-за безотходности пневмолокомотивы и получили распространение в шахтном деле — при использовании ДВС в замкнутом пространстве воздух быстро загрязняется, резко ухудшая условия работы. Отработанные же газы пневмодвигателя — это обычный воздух.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Один из недостатков пневмоцилиндра — относительно низкая плотность энергии, то есть количество вырабатываемой энергии на единицу объема рабочего тела. Сравните: воздух (при давлении 30 МПа) имеет плотность энергии порядка 50 кВт•ч на литр, а обычный бензин — 9411 кВт•ч на литр! То есть бензин как топливо эффективнее почти в 200 раз. Даже с учетом не очень высокого КПД бензинового двигателя он «выдает» в итоге около 1600 кВт•ч на литр, что значительно выше, чем показатели пневмоцилиндра. Это ограничивает все эксплуатационные показатели пневмодвигателей и движимых ими машин (запас хода, скорость, мощность и т. д.). Помимо того, пневмодвигатель имеет относительно небольшой КПД — порядка 5−7% (против 18−20% у ДВС).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Tata minicat

Пневматика XXI века

Актуальность экологических проблем XXI века заставила инженеров вернуться к давно забытой идее использования пневмоцилиндра в качестве двигателя для дорожного транспортного средства. По сути, пневмоавтомобиль экологичнее даже электромобиля, элементы конструкции которого содержат вредные для окружающей среды вещества. В пневмоцилиндре же — воздух и ничего кроме воздуха.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Поэтому основной инженерной задачей было приведение пневмокара к виду, в котором он мог бы конкурировать с электромобилями по эксплуатационным характеристикам и стоимости. Подводных камней в этом деле множество. Например, проблема дегидратации воздуха. Если в сжатом воздухе будет хотя бы капля жидкости, то из-за сильного охлаждения при расширении рабочего тела она превратится в лед, и двигатель просто заглохнет (или даже потребует ремонта). Обычный летний воздух содержит примерно 10 г жидкости на 1 м 3 , и при наполнении одного баллона нужно затратить дополнительную энергию (около 0,6 кВт•ч) на дегидратацию — причем эта энергия невосполнима. Данный фактор сводит на нет возможность качественной домашней заправки — оборудование для дегидратации невозможно установить и эксплуатировать в домашних условиях. И это лишь одна из проблем.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Тем не менее тема пневмоавтомобиля оказалась слишком привлекательной, чтобы о ней забыть.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Шасси Peugeot 2008 Hybrid air

Сразу в серию?

Одно из решений, позволяющих минимизировать недостатки пневмодвигателя, — облегчение автомобиля. Действительно, городской микролитражке не нужен большой запас хода и скорость, а вот экологические показатели в мегаполисе играют значительную роль. Именно на это рассчитывают инженеры франко-итальянской компании Motor Development International, которые на Женевском автосалоне 2009 года представили миру пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir. MDI начали «сражаться» за пневмокар еще в 2003-м, показав концепт Eolo Car, но лишь спустя десять лет, набив множество шишек, французы пришли к приемлемому для конвейера решению.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

MDI AIRpod — это нечто среднее между автомобилем и мотоциклом, прямой аналог мотоколяски-«инвалидки», как ее частенько называли в СССР. Благодаря 5,45-сильному воздушному двигателю трехколесная малолитражка массой всего 220 кг может разогнаться до 75 км/ч, а запас ее хода составляет 100 км в базовом варианте или 250 км в более серьезной конфигурации. Интересно, что у AIRpod вообще нет руля — машина управляется джойстиком. В теории она может передвигаться как по дорогам общего пользования, так и по велодорожкам.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

У AIRpod есть все шансы на серийное производство, поскольку в городах с развитой велоструктурой, например в Амстердаме, такие машинки могут быть востребованы. Одна заправка воздухом на специально оборудованной станции занимает около полутора минут, а стоимость передвижения составляет в итоге порядка 0,5 на 100 км — дешевле просто некуда.

O2 Pursuit
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Второй предсерийный концепт — это известный проект индийского гиганта Tata, автомобиль MiniCAT. Проект был запущен одновременно с AIRpod, но, в отличие от европейцев, индусы заложили в программу нормальный, полноценный микроавтомобиль с четырьмя колесами, багажником и традиционной компоновкой (в AIRpod, заметим, пассажиры и водитель сидят спинами друг к другу). Масса Tata чуть побольше, 350 кг, максимальная скорость — 100 км/ч, запас хода — 120 км, то есть MiniCAT в целом похож на машину, а не на игрушку. Интересно, что в компании Tata не мучились с разработкой воздушного двигателя «с нуля», а за $28 млн приобрели права на использование разработок MDI (что позволило последней удержаться на плаву) и усовершенствовали двигатель для приведения в движение более крупного транспортного средства. Одна из фишек этой технологии — использование тепла, выделяющегося при охлаждении расширяющегося воздуха, для нагрева воздуха при заправке баллонов.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Изначально Tata собиралась поставить MiniCAT на конвейер в середине 2012 года и производить порядка 6000 единиц в год. Но обкатка продолжается, а серийное производство отложено до лучших времен. За время разработки концепт успел сменить имя (ранее он назывался OneCAT) и дизайн, так что какая его версия поступит в итоге в продажу, не знает никто. Кажется, даже представители Tata.

На двух колесах

Чем легче автомобиль на сжатом воздухе, тем он более эффективен в плане эксплуатационных и экономических показателей. Логичный вывод из этого утверждения — почему бы не сделать скутер или мотоцикл?

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Этим озаботился австралиец Дин Бенстед, который в 2011 году продемонстрировал миру кроссовый мотоцикл O2 Pursuit с силовым агрегатом, разработанным фирмой Engineair. Последняя специализируется на уже упомянутых роторных воздушных двигателях разработки Анжело ди Пьетро. По сути, это классической компоновки «ванкели» без сгорания — ротор приводится в движение подачей воздуха в камеры. Бенстед пошел при разработке от обратного. Сперва он заказал Engineair двигатель, а потом построил вокруг него мотоцикл, использовав раму и часть элементов от серийной Yamaha WR250R. Машина получилась на удивление энергоэффективной: на одной заправке она проходит 100 км и в теории развивает максимальную скорость 140 км/ч. Эти показатели, к слову, превышают аналогичные у многих электрических мотоциклов. Бенстед остроумно сыграл на форме баллона, вписав его в раму, — это позволило сэкономить место; двигатель в два раза компактнее своего бензинового собрата, а свободное место позволяет установить второй баллон, увеличив пробег мотоцикла в два раза.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но, к сожалению, O2 Pursuit остался лишь одноразовой игрушкой, хотя и был номинирован на престижную изобретательскую премию, учрежденную Джеймсом Дайсоном. Спустя два года идею Бенстеда подхватил другой австралиец, Дарби Бичено, который предложил создать по схожей схеме не мотоцикл, а сугубо городское транспортное средство, скутер. Его EcoMoto 2013 должен быть сделан из металла и бамбука (никакого пластика), но дальше рендеров и чертежей дело пока что не продвинулось.

Помимо Бенстеда и Бичено, схожую машину в 2010 году построил Эвин И Ян (его проект назывался Green Speed Air Motorcycle). Все три конструктора, к слову, были студентами Королевского технологического института Мельбурна, и потому их проекты схожи, используют один и тот же двигатель и. не имеют шанса на серию, оставаясь исследовательскими работами.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЯ В АВТОМОБИЛЕ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Кудрявцев И.Н., Пятак А.И., Бондаренко С.И., Левин А.Я., Муринец-Маркевич Б.Н.

РАЗРАБОТКА ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ВОЗДУШНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ДЛЯ МОДЕЛИ КРИОГЕННОГО АВТОМОБИЛЯ
Разработка впускного пневмоклапана для поршневого пневмодвигателя на базе ДВС к-750

Самосогласованное описание динамики клино-ременного вариатора в составе силовой устаноки пневматического автомобиля

Математическая модель пневматического двигателя с кривошипно-шатунным механизмом

Выбор и расчет оптимального автономного криогенного двигателя для привода автомобильной рефрижераторной установки

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЯ В АВТОМОБИЛЕ»

КРИОГЕННЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА

Азотные легковые автомобили

Passenger nitrogen cars

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЯ В АВТОМОБИЛЕ

УДК 621.484, 621.59

И. Н. Кудрявцев , А. И. Пятак , С. И. Бондаренко*, А. Я. Левин*, Б. Н. Муринец-Маркевич*, М. Ч. Пламмер**

Member of International Editorial Board (ISJAEE)

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет (ХНАДУ) ул. Петровского, 25, г. Харьков, 61002, Украина Тел.: +38 057 707 36 72; e-mail: kudr@khadi.kharkov.ua

* Физико-технический институт низких температур (ФТИНТ) НАН Украины, пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61164, Украина

** Университет Северного Техаса 310679, г. Дентон, Техас, 76203, США

Сведения об авторе: доцент кафедры физики ХНАДУ, зав. лабораторией криогенной и пневматической техники, кандидат физ.-мат. наук (1990 г.).

Образование: Харьковский государственный университет им. Каразина (1987 г.).

Область научных интересов: исследования по тепловым и кинетическим свойствам твердого, жидкого и газообразного азота, высокотемпературной сверхпроводимости; разработка и оптимизация пневматических двигателей и криогенных силовых установок, компьютерное моделирование физических процессов и систем.

Публикации: более 90 научных работ.

Кудрявцев Игорь Николаевич

Сведения об авторе: профессор, заведующий кафедрой физики ХНАДУ, доктор физ.-мат. наук (1993 г.).

Образование: Харьковский государственный университет им. Каразина (1965 г.).

Область научных интересов: исследования по физике плазмы, экологически чистым транспортным системам и альтернативным источникам энергии. Публикации: более 100 научных работ.

Пятак Александр Иванович

Сведения об авторе: профессор, вед. науч. сотрудник ФТИНТ НАН Украины, доктор техн. наук (1986 г.).

Образование: Харьковский государственный университет им. Каразина (1968 г.).

Область научных интересов: физика и техника низких температур, сверхпроводимость, разработка теплообменников, криогенных насосов, газификаторов и пневматических систем.

Публикации: более 140 научных работ.

Бондаренко Станислав Иванович

Сведения об авторе: главный конструктор проекта Специального кон-структорско-технологического бюро по криогенной технике ФТИНТ HAH Украины.

Образование: Харьковский государственный университет им. Каразина (1973 г.).

Профессиональный опыт: с 1973 г. работает в области газовой промышленности и криогеной техники.

Область научных интересов: разработка низкотемпературного оборудования по переработке газов, конструирование и расчеты криогенных систем; космическая техника.

Публикации: более 30 научных работ.

Левин Аркадий Яковлевич

Сведения об авторе: вед. инженер ФТИНТ HAH Украины, заслуженный изобретатель Украины.

Образование: Харьковский автомобильно-дорожный институт (1954 г.).

Область научных интересов: разработка микрокриогенной техники для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, криогенной медицинской техники, двигателей различной конструкции, включая пневмо-двигатели.

Публикации: 56 научных работ, в том числе 3 монографии, 60 авторских свидетельств СССР, 9 патентов Украины.

Муринец-Маркевич Борис Николаевич

Сведения об авторе: доцент факультета инженерных технологий Университета Северного Техаса (США), доктор философии (1970 г.).

Образование: Техасский А&М Университет (1967 г.).

Область научных интересов: исследования по теории колебаний, разработка экологически чистых транспортных систем, криогенных автомобилей, конструирование теплообменников и пневматических устройств, применение ядерной энергетики.

Публикации: более 60 научных работ.

Пламмер Митти Чарльз

The comparative analysis of the automobile power-trains with using pneumatic engines and internal combustion engines (ICE) has been carried out. The main energetic and operational characteristics of the cryogenic and traditional automobiles on the hydrocarbon fuel are considered. It is shown, that the total operational energetic efficiency of the considered automobiles practically coincides in urban cycle and accounting the ecological damage, caused to the population and environment by transport with ICE, the non-polluting cryogenic and pneumatic automobiles appear to be more profitable kind of the urban transport.

Загрязнение атмосферы и окружающей среды в крупных городах обусловлено в первую очередь эксплуатацией автомобильного транспорта на двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с углеводородным топливом. Кроме того, рост автомобильного парка с ДВС стремительно истощает невозобновляемые природные нефте- и газо-

ресурсы, приводит к интенсивному сжиганию атмосферного кислорода. В некоторых крупных городах (Токио, Мехико и др.) загрязнение атмосферного воздуха вредными выхлопами автомобилей приобрело характер экологической катастрофы. Опасная ситуация сложилась и в некоторых крупных городах Украины и России.

В качестве альтернативы в последние годы разрабатываются автомобили с пневматически-

Статья поступила в редакцию 21.12.2004 г. Artisle has entered in publishing office 21.12.2004

ми двигателями, работающими на сжатом газе (азоте, воздухе) без использования каких-либо процессов горения [1-7]. Кроме того, предпринимаются усилия по внедрению сложных и дорогих автомобилей с ДВС, использующих в качестве топлива водород, а также электромобилей.

Предварительный технико-экономический анализ целесообразности разработки пневмоавто-мобилей (криоавтомобилей) без ДВС для использования в городах был выполнен в работах [5-7]. Показано, что криоавтомобили имеют более высокие энергетические показатели и меньшую стоимость по сравнению с электромобилями, а их эксплуатационные расходы сопоставимы с традиционными автомобилями с ДВС при учете экологического аспекта.

В настоящей работе проводится детальный сравнительный анализ энергетических и эксплуатационных характеристик автомобильных силовых установок (СУ), использующих пнев-модвигатели и ДВС.

1. Сравнительная характеристика

автомобильных силовых установок на базе пневмодвигателей и ДВС

Как известно, полезная работа в автомобильной СУ с пневмодвигателем осуществляется в рабочем цикле подачи в него сжатого газа с температурой окружающей среды, последующего его расширения в рабочем цилиндре и выброса в атмосферу при давлении, близком к нормальному. В силовой установке криоавтомобиля в качестве рабочего тела используется жидкий азот, который при подаче из криобака газифицируется и нагреватеся в теплообменнике, а затем при повышенном давлении, например, 10-12 атм, подается в пневмодвигатель. При этом для передачи вращающего момента от пневмодвигателя к колесам автомобиля не нужна коробка перемены передач (КПП).

Для старта автомобиля с помощью ДВС многоступенчатая КПП принципиально необходима. КПП не только изменяет крутящий момент на ведущих колесах, но также незначительно, на короткий промежуток времени, уменьшает обороты коленчатого вала. Последнее обстоятельство весьма существенно для ДВС, причем не только карбюраторных, но и дизельных, поскольку уменьшение оборотов снижает мощность, а в процессе всасывания снижает качество (процентное соотношение воздух-топливо), а также количество рабочей смеси, поступающей в цилиндры [8]. При резком изменении нагрузки в момент старта автомобиля в пневматическом двигателе так же, как и в ДВС, уменьшаются обороты вала, однако условия наполнения впускного объема сжатым газом высокого давления улучшаются в связи с уменьшением гидравлического сопротивления в тракте двигателя и клапанах, что в свою очередь

приводит к увеличению массы газа, поступающей во впускную полость, и увеличивает полезную работу газа при его расширении.

Отсутствие КПП в трансмиссии криоавто-мобиля уменьшает механические потери энергии, которые весьма значительны при эксплуатации автомобиля в городских условиях с частыми остановками и троганиями с места. К тому же имеется возможность временно повышать давление впускаемого сжатого газа, увеличивая крутящий момент пневмодвигателя и приемистость автомобиля в целом, что исключено при применении на нем ДВС. Отсутствие КПП в конструкции автомобиля снижает его массу и стоимость, увеличивает надежность. Отсутствие КПП в криоавтомобиле является одним из существенных его конструктивных и эксплуатационных преимуществ.

Следующим существенным преимуществом пневмодвигателя является его более высокий КПД (50-60 %) [9] по сравнению с ДВС (30-40 % на стенде и 10-20 % в городском цикле езды). Это связано с тем, что ДВС выделяет в окружающую среду большее количество тепловой энергии и недоиспользованной при рабочем ходе энергии газа высокого давления. Кроме того, надежность, а следовательно, и срок службы пневмодвигателя значительно повышаются в результате снижения тепловых нагрузок и отсутствия взрывных процессов горения, свойственных ДВС.

В отличие от традиционных четырехтактных ДВС пневмодвигатели работают в двухтактном режиме (рабочий ход—выхлоп), что позволяет уменьшить потери на осуществление вспомогательных тактов и повысить КПД.

Недостатком ДВС является также необходимость применения в нем сложных механизмов газораспределения и зажигания, требующих дополнительных затрат энергии и увеличивающих массу, приводящих к дополнительным потерям на трение и снижающих общую надежность автомобиля.

В пневмодвигателе мощность не зависит от рода сжатого газа, тогда как некачественное смесеобразование, зависящее от температуры окружающей среды, влажности и условий воспламенения в камере сгорания, весьма существенно для ДВС.

Отметим также, что для запуска пневмо-двигатель не нуждается в стартере и сложных механизмах его привода (системы Бендикс) и имеет более низкий уровень шума.

Наконец, важным преимуществом пневмо-двигателя по сравнению с ДВС той же мощности заключается в лучшей приемистости, что связано с большим крутящим моментом на малых оборотах и с возможностью изменения начального давления в цилиндре пневмодвигателя в более широких пределах. Примером может служить пневмодвигатель, разработанный автора-

Рис. 1. Поршневой двухцилиндровый пневматический двигатель, разработанный в ХНАДУ

Рис. 2. Пневматический двигатель, испытанный в УСТ, США

‘| Рис. 3. Экспериментальная модель криогенного авто-¥ мобиля (Университет Северного Техаса)

I ми в ХНАДУ для экспериментальной модели ^ криоавтомобиля, мощностью всего 0,6-0,8 кВт § (рис. 1) [10], который приводит в движение ав-© томобиль (рис. 2) массой 300 кг при рабочем давлении 10-12 атм и позволяет трогаться с места на любой передаче.

В Университете Северного Техаса при разработке модели криогенного автомобиля (рис. 3) испытывался пневматический двигатель типа

Рис. 4. Пневматический двигатель

Ванкеля модели Ghast 16AM-FRV-13 (рис. 4), который развивает мощность 6,7 кВт.

Пневмодвигатель, имея малые размеры, обеспечивает существенные крутящий момент и ускорение примерно 1,1 м/с2 на малых скоростях движения. Максимальная скорость экспериментального криоавтомобиля с полной массой 700 кг и рабочим давлением сжатого газа 7 атм достигала 40 км/ч.

2. Энергетические и эксплуатационные показатели криоавтомобилей и автомобилей с ДВС

Выполним сравнительный анализ энергоэффективности силовых установок автомобилей с учетом энергоемкости производства соответствующих энергоносителей, их удельного энергосодержания и КПД двигателя.

Жидкий азот получают в промышленности из атмосферы на специальных воздухораздели-тельных установках. Энергоемкость производства 1 кг жидкого азота составляет 0,44 кВтч [11].

Максимальное «энергосодержание» 1 кг жидкого азота (т. е. максимальная работа, которая может быть произведена при его нагревании и расширении) составляет 0,77 МДж [12, 13], а максимальный КПД пневмодвигателя, с учетом тепловых и механических потерь, может достигать 60 % [9]. При этом, как отмечалось в разделе 1, характер работы пневмодвигателя (начало движения, изменение оборотов, холостой ход) не сказывается существенным образом на его эффективности.

После окончания рабочего цикла газообразный азот, имеющий температуру не выше температуры окружающего воздуха, возвращается в атмосферу, не нарушая экологического равновесия.

В таблице представлены основные отличия в применении автомобильных силовых устано-

Сопоставление основных параметров энергоносителей и силовых установок для криоавтомобилей

и автомобилей с ДВС

Наименование Жидкий азот Бензин

Экологичность производства энергоносителя Высокая Низкая

Возобновляемость энергоносителя Да Нет

Ограниченность ресурсов энергоносителя Нет Да

Зависимость от источников сырья Нет Да

Экологический ущерб при транспортировке энергоносителя Невозможен Возможен

Пожаробезопасность энергоносителя Да Нет

Экологичность рабочего цикла двигателя Абсолютная Отсутствует

Сжигание атмосферного кислорода в рабочем цикле Нет ~200 л кислорода на 1 кг бензина

Создание парникового эффекта Нет Да

Возможность рекуперации энергии в СУ при торможении Да Нет

Необходимость использования КПП, системы газораспределения и охлаждения двигателя Нет Да

Необходимость использования стартера для пуска двигателя Нет Да

Энергоемкость производства 1 кг энергоносителя, а 0,44 кВтч (1,6 МДж) [11] 5 кВтч (18 МДж) [14]

Максимальное энергосодержание в 1 кг энергоносителя, в 0,77 МДж [12, 13] 44,0 МДж [14]

Максимальный КПД двигателя с использованием энергоносителя, п 0,6 [9] 0,3

Совокупная максимальная энергоэффективность СУ, вп/а 0,29 0,73

Эксплуатационный КПД двигателя (в городском цикле), пэ 0,5-0,6 0,1-0,2

Совокупная эксплуатационная энергоэффективность СУ (в городском цикле), впэ/а 0,24-0,29 0,24-0,49

Стоимость пробега без учета экологического аспекта 0,024 $/милю [15] 0,05 $/милю [15]

вок на базе пневмодвигателей и ДВС и выполнено сопоставление основных энергетических характеристик соответствующих энергоносителей (жидкий азот и бензин).

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Как видно из таблицы, с учетом основных энергетических характеристик автомобильных СУ на базе ДВС и пневмодвигателей, совокупная эксплуатационная энергоэффективность их в городском цикле оказывается практически одинаковой. Более того, по данным [15], стоимость пробега криогенного автомобиля (по энергетическим затратам), даже без учета стоимости экологического ущерба от применения ДВС, оказывается в 2 раза ниже, чем для автомобиля с ДВС. Уже это обстоятельство, наряду с большей простотой конструкции криоавтомобиля,

более высокой его надежностью и относительно

низкой стоимостью производства, означает, что £

имеется экономическая целесообразность разра- £

ботки и производства пневмоавтомобилей для ^

эксплуатации в городах с целью постепенной |

замены автомобилей с ДВС. 1

3. Сравнение экологического аспекта |

с пневмодвигателем и ДВС §

Автомобили с ДВС наносят химико-биологический ущерб окружающей среде [16]: во-первых, выхлопные газы отравляют людей, во-вторых, они отравляют растения и водные источники, в-третьих, вызывают локальное снижение

содержания кислорода в атмосфере городов. Уменьшение содержания кислорода приводит к различным заболеваниям, уменьшение его содержания до 18 % (вместо 22 % по норме) может привести к потере сознания.

Как показали наши оценки [5], только ущерб от выхлопных газов сопоставим со стоимостью жидкого азота при выполнении одинаковой работы этими двумя типами двигателей, даже если КПД криодвигателей принять равным КПД ДВС (30 %), но так как КПД криодви-гателей может быть вдвое выше, чем у ДВС, ущерб от выхлопных газов вдвое выше затрат на азот при выполнении двигателями одинаковой работы. Если учесть также вдвое меньшую стоимость пробега криоавтомобиля (см. табл.) без учета экологического ущерба, то суммарный выигрыш в стоимости эксплуатации криоавто-мобиля окажется четырехкратным. И это только при учете влияния выхлопных газов ДВС на окружающую среду. К сожалению, в литературе отсутствуют данные по ущербу от остальных факторов работы ДВС. Для получения этих данных требуются специальные исследования, необходимость в которых уже назрела. Ясно, что учет этих факторов еще в большей степени увеличит выигрыш в стоимости эксплуатации криоавто-мобилей по сравнению с автомобилями с ДВС.

Владелец криоавтомобиля почувствует реальный выигрыш от его эксплуатации только после принятия государственных актов, стимулирующих использование экологически чистого транспорта в городах (а в дальнейшем и за их пределами) и реально оценивающих вред окружающей среде, вызыванный массовым использованием автомобилей с ДВС.

В перспективных конструкциях криоавто-мобилей, где будут применяться сверхпроводниковые бесконтактные магнитные подшипники и амортизаторы, позволяющие резко снизить затраты мощности пневмодвигателя на преодоление сопротивления движению, количество бортового азота, а в итоге стоимость, могут быть значительно снижены. Это позволит снизить эксплуатационные затраты, повысить эффективность по сравнению с ДВС и сделать криоавто-мобиль не только городским видом транспорта.

В настоящей работе рассмотрены основные особенности применения пневмодвигателей в криогенных (пневматических) автомобилях и представлен далеко не полный перечень их достоинств.

Выполнен сравнительный анализ основных энергетических и эксплуатационных характеристик криогенных автомобилей и автомобилей на основе ДВС. Совокупная эксплуатационная энергоэффективность СУ рассмотренных автомобилей в городском режиме практически одинакова. С учетом экологического ущерба от транспорта с ДВС экологически чистые криогенные (пневматические) автомобили в крупных горо-

дах оказываются экономически более выгодны. Поэтому проблема разработки серийного высокоэффективного автомобильного пневмодвигате-ля весьма актуальна.

1. Ordonez C. A., Plummer M. C. Cold thermal storage and cryogenic heat engines for energy storage applications // Energy Sources. 1997. Vol. 19. P. 389-396.

2. Пат. № 22721A Украины. Двигательная установка транспортного средства/Бонда-ренко С. И., Фенченко В. Н. // 1997.

3. Plummer M. C., Ordonez C. A., Reidy R. F. A review of liquid nitrogen propelled vehicle programs in the United States of America / / Bulletin of the Kharkov National Automobile and Highway University (Ukr.). 2000. Vol. 12-13. P. 47-52.

4. Knowlen C., Mattick A. T., Hertzberg A., Bruckner A. P. Ultra-Low Emission Liquid Nitrogen Automobile // Future Transp. Techn. Conf. & Exposition. Costa Mesa, CA, August 17-19, 1999. Paper SAE-1999-01-2932.

5. Туренко А. Н., Пятак А. И., Кудрявцев И. Н., Тимченко И. И., Жадан П. В., Бондаренко С. И., Левин А. Я., Самарский В. А. Экологически чистый криогенный транспорт: современное состояние проблемы // Вестник ХГАДТУ. 2000. Вып. 12-13. С. 42-47.

6. Туренко А.Н., Пятак А. И., Кудрявцев И. Н., Тимченко И. И., Жадан П. В., Бондаренко С. И., Левин А. Я. Пневматические силовые установки для экологически чистых автотранспортных средств // Автомобильный транспорт: Сб. науч. трудов. Харьков, 2001. Вып. 7-8. С. 193-197.

7. Бондаренко С. И., Кудрявцев И. Н., Пятак А. И., Тимченко И. И., Кудряш А. П. Новый вид пожаробезопасного и экологически чистого транспортного средства для аэропортов // Проблемы машиностроения. 2002. Т. 5, № 2. С. 92-95.

8. Болтинский В. Н. Теория конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей: М.: Изд-во сельхоз. литературы, журналов и плакатов, 1962.

9. Богомолов В. А., Кудрявцев И. Н., Крамской А. В., Пятак А. И., Бондаренко С. И., Му-ринец-Маркевич Б. Н., Пламмер М. С. Эффективный КПД пневматического двигателя для автомобильного транспорта // Проблемы машиностроения. 2004. Т. 7, № 2. C. 64-72.

10. Бондаренко С. И., Кудрявцев И. Н., Крамской А. В., Левченко Н. М., Муринец-Марке-вич Б. Н., Пятак А. И., Архипов А. В. Разработка пневматического двигателя мощностью до одного киловатта для модели криогенного автомобиля // Механша та машинобудування. 2004. №2. С. 102-110.

11. Knowlen C., Mattick A. T., Bruckner A. P., Hertzberg A. High efficiency energy conversion systems for liquid nitrogen automobiles //

Future Transp. Tech. Conf. and Exposition. Costa Mesa, CA, August 11-13, 1998. SAE Technical Paper Series 981898. P. 1-7. Frable N., Mathe-son-Trigas Company, USA, private communications.

12. Бондаренко С. И., Кудрявцев И. H., Пятак А. И. Криогенные автомобили: разработка и применение // Экономика и производство. Технологии, оборудование, материалы. 2002. №3. С. 37-39.

13. Knowlen C., Williams J., Mattick A. T., Deparis H., Hertzberg A. Quasi-isothermal expansion engines for liquid nitrogen automotive propulsion // Future Transp. Tech. Conf. & Exposi-

tion. San Diego, CA, August 6-8, 1997. Paper SAE-972649.

14. Теплотехника/Под ред. В. H. Луканина. М.: Высшая школа, 1999.

15. Plummer M. C., Koehler C. P., Flanders D. R., Reidy R. F., Ordonez C. A. Cryogenic heat engine experiment // Adv. in Cryogenic Engineering. 1998. Vol. 43. P. 1245.

16. Bondarenko S. I., Levin A. Ya., Pyatak A. I., Kudryavtsev I. N. Development of cryocar on basis of liquid nitrogen // Proc. of the 8th CRYO-GENICS’2004 IIR Int. Conf. Praha, Czech Republic, April 27-30, 2004. P. 123-127.

CSA & NASA Goddard Space Flight Center August 24-26 present the 21st

SPACE CRYOGENICS 2005

WORKSHOP Colorado Springs

NASA’s Goddard Space Flight Center presents the 21st Space Cryogenics Workshop (a division of the Cryogenic Society of America), which will be held from August 24-26, 2005, in Colorado Springs, Colorado, USA. All aspects of space cryogenics will be represented, with emphasis on those related to Space Exploration.

The workshop immediately precedes the Cryogenic Engineering Conference in Keystone, Colorado and will continue the 20 plus year tradition of bringing together scientists and engineers from around the world who are actively working in the field of cryogenics as it relates to space applications.

Workshop participants representing industry, academia, and government will have an excellent opportunity for sharing their technical expertise through presentations of technical papers. Several invited papers will be solicited in areas of systems and technologies needed for the exploration of space.

♦ Abstract submission Now Open

♦ Registration Opens December, 2004

♦ Abstracts due April 29, 2005

♦ Early registration deadline May 20, 2005

♦ Pre-registration deadline May 20, 2005

♦ Preliminary program June 24, 2005

♦ On-line registration deadline Aug. 19, 2005

♦ Welcome reception Aug. 24, 2005

♦ Papers due Aug. 25, 2005

♦ Workshop Aug. 25-26, 2005

♦ Awards banquet Aug. 25, 2005

The workshop will be held in the Great Hall of the Glen Eyrie Castle in Colorado Springs, Colorado. In addition to its own beautiful setting and historic castle grounds, Glen Eyrie is located in the Garden of the Gods state park, which features some of the most unusual rock formations, and is home to The Trading Post, the site chosen for the Workshop banquet. The Trading Post features one of the largest collections of Native American art, as well as an extensive gift shop. The Park is also within sight of Pike’s Peak, though it is still a 1.5 hour drive to the 14,000-foot summit.

□ Chair: Peter Shirron, NASA/Goddard Space Flight Center, (301)286-7327

□ Co-Chair: Kimberley Shirey, NASA/Goddard Space Flight Center, (301)286-8664

□ Award Committee Chair: Melora Larson, Jet Propulsion Laboratory

□ Sponsor: Laurie Huget, Cryogenic Society of America

The Space Cryogenics Workshop is a Division of the Cryogenic Society of America, a non-profit technical society and publisher of Cold Facts magazine. CSA’s sponsorship provides several awards that will be presented at the banquet dinner.

For more detailed information, visit the NASA Goddard Web page

DoubleBrick.ru — форум о LEGO®

Я знаю, как выглядит настоящее ралли.А наше только на видео кажется быстрым. вот и возникла идея, а быть может есть способ для Лего огромной мощности и скорости.

Вот что я нашёл:

P.S.Он на моторе из первого видео

ROBONIK

Сообщения: 596 Зарегистрирован: Пн ноя 16, 2009 3:46 pm Награды: 1 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение Trucker » Ср окт 19, 2011 2:18 pm

Для того, чтобы этот мотор работал, надо за собой килограмма 4 таскать (компрессор) И они очень мощные, поэтому если не делать все узлы ООООчень крепкими => большими, то мотор будет рвать трансмиссию.

Trucker

A-W Сообщения: 5636 Зарегистрирован: Вт фев 01, 2011 11:52 pm

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение A-W » Ср окт 19, 2011 3:24 pm

Просветите: а какой приблизительно временной ресурс у таких двигателей?

Изображение

Вы должны твёрдо помнить, что из всех искусств для нас важнейшим является кино.

Сообщения: 716 Зарегистрирован: Пн янв 10, 2011 8:00 pm Награды: 1 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение Algeorg » Ср окт 19, 2011 5:53 pm

Снэйк машину с пневмомотором строит. Когда сломается, тогда и спросим какой ресурс получился

Algeorg

Модератор

Сообщения: 1540 Зарегистрирован: Чт окт 07, 2010 1:45 pm Награды: 4

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение AmbiDexter » Ср окт 19, 2011 11:22 pm

Мы с начала возникновения ралли эту тему обсуждаем. Потому что такой мотор это действительно чудо. Но есть очень много но. Сложность изготовления во-первых. Требуется растачивать детали, смазывать, да и понятное дело все должно быть очень прочно. Машины с такими размерами на порядок сложнее собрать. Мало кто на такое вообще способен.
Во-вторых, топливно-экономический вопрос. Мы прикинули, что для автономной работы, без компрессора, всего на 7-10 минут нужен баллон сжатого газа размером с аэрозольный, стоимостью 500р. И то это при идеальных условиях. То есть такие гонки влетят в копеечку.

Хорошо то, что хорошо работает.
Не изобретайте велосипед. Начните с самоката.
Мои Проекты: «Битва Роботов» , «Ралли», «MINDSTORMS RTS»

AmbiDexter

Сообщения: 1252 Зарегистрирован: Чт янв 06, 2011 5:52 pm Награды: 1 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение Low Gear » Чт окт 20, 2011 4:36 pm

Я тут подумал, а нельзя ли использовать для этого мотора в качестве топлива карбид?

Low Gear

Модератор

Сообщения: 2338 Зарегистрирован: Пн апр 27, 2009 11:54 am Награды: 7 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение Snake » Чт окт 20, 2011 5:19 pm

AmbiDexter писал(а):
Мы с начала возникновения ралли эту тему обсуждаем.

работаю сейчас над компрессором «не из лего», для этих двигателей.

A+W писал(а): Просветите: а какой приблизительно временной ресурс у таких двигателей?

как я всегда говорю надо смазывать
и тогда временной ресурс оч большой

вот видео моего движка

Snake

Сообщения: 2029 Зарегистрирован: Сб авг 21, 2010 9:40 pm Награды: 2

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение maximus123 » Сб окт 22, 2011 8:01 pm

Trucker писал(а): Для того, чтобы этот мотор работал, надо за собой килограмма 4 таскать (компрессор) И они очень мощные, поэтому если не делать все узлы ООООчень крепкими => большими, то мотор будет рвать трансмиссию.

что ж вы все так узко мыслите , а мысль о том что можно сделать 1оцилиндровый мотор или накрайняк взять мелкий поршень , вам в голову походу не приходила ?

Скромное признание.
Горячо, всей душой, до скончания века
Одного я люблю на земле человека.
Он — прекрасен! И скромно скажу, не тая:
Этот лучший из лучших, конечно же, Я!

maximus123

Сообщения: 596 Зарегистрирован: Пн ноя 16, 2009 3:46 pm Награды: 1 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение Trucker » Сб окт 22, 2011 8:09 pm

А тебе в голову не приходила мысль, что он будет очень плохоработать с одним цилиндром? А с маленьким поршнем он не будет ничем отличаться от ПФ. И все равно нужно дофига сжатого воздуха — где возьмешь? Подороже батареек будет.

Trucker

Сообщения: 2029 Зарегистрирован: Сб авг 21, 2010 9:40 pm Награды: 2

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение maximus123 » Сб окт 22, 2011 8:16 pm

как говорил продавец таких движков у нас на форуме — можно изпользывать сжиженный газ , а его хватит надолго , и если так уж приспичило делать всё как у реальных машин можно сделать 4ёхтактный — он же 4ёх цилиндровый движок , чтобы вал ни на мгновение не стоял без движения , правда не понимаю — зачем это в лего ? , он экономичней и мощнее , нежели чем п.ф.

Скромное признание.
Горячо, всей душой, до скончания века
Одного я люблю на земле человека.
Он — прекрасен! И скромно скажу, не тая:
Этот лучший из лучших, конечно же, Я!

maximus123

Сообщения: 596 Зарегистрирован: Пн ноя 16, 2009 3:46 pm Награды: 1 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение Trucker » Сб окт 22, 2011 8:22 pm

maximus123 писал(а): 4ёхтактный — он же 4ёх

Не понял этого выражения — ты хочешь сказать, что 4-цилиндровый движок = 4-тактный движок?

Trucker

Сообщения: 2029 Зарегистрирован: Сб авг 21, 2010 9:40 pm Награды: 2

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение maximus123 » Сб окт 22, 2011 8:27 pm

почитай учебник физики , про движёк внутреннего сгорания , за 1ин такт — он же сгорание топлива , а точнее паров , коленвал проходит 0.25 оборота за 4 такта коленвал делает полный оборот , поэтому в машинах чаще всего используется 4ёх цилиндровые движки или больше (цилиндров 6 ., 8 и т.д.)

Скромное признание.
Горячо, всей душой, до скончания века
Одного я люблю на земле человека.
Он — прекрасен! И скромно скажу, не тая:
Этот лучший из лучших, конечно же, Я!

maximus123

Модератор

Сообщения: 2338 Зарегистрирован: Пн апр 27, 2009 11:54 am Награды: 7 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение Snake » Сб окт 22, 2011 8:30 pm

maximus123 писал(а): делать всё как у реальных машин можно сделать 4ёхтактный — он же 4ёх цилиндровый движок , чтобы вал ни на мгновение не стоял без движения

maximus123 писал(а): что ж вы все так узко мыслите , а мысль о том что можно сделать 1оцилиндровый мотор или накрайняк взять мелкий поршень , вам в голову походу не приходила ?

во первых один цилиндр это несерьезно минимум три.
1цилиндровый работает не равномерно
Маленькие поршни очень дорогие
и компрессор все раво нужен не из лего.

maximus123 писал(а): почитай учебник физики , про движёк внутреннего сгорания , за 1ин такт — он же сгорание топлива , а точнее паров , коленвал проходит 0.25 оборота за 4 такта коленвал делает полный оборот , поэтому в машинах чаще всего используется 4ёх цилиндровые движки или больше (цилиндров 6 ., 8 и т.д.)

в пневматическом двигателе ничего не сгорает
ты такты и цилиндры путаеш

Snake

Сообщения: 427 Зарегистрирован: Вс апр 18, 2010 4:16 pm Награды: 2 Контактная информация:

Re: Супер мотор для ралли.

Сообщение colsil » Сб окт 22, 2011 11:19 pm

maximus123 писал(а): почитай учебник физики , про движёк внутреннего сгорания , за 1ин такт — он же сгорание топлива , а точнее паров , коленвал проходит 0.25 оборота за 4 такта коленвал делает полный оборот , поэтому в машинах чаще всего используется 4ёх цилиндровые движки или больше (цилиндров 6 ., 8 и т.д.)

собственно самый лучший мотор — рядная шестерка, в ней все паразитные моменты одного цилиндра гасятся моментами другого, равные им по величине и противоположные по направлению, поэтому он работает наиболее ровно. И в лего пневмомоторы 2-хтактные, потому как они намного ближе к гидромоторам, у которых ВСЕГДА два такта: наполнение рабочей камеры — слив из рабочей камеры(аналогично жидкости воздух, который кстати в механике жидкостей и газов тоже считается жидкостью, просто с иной вязкостью и некоторыми оговорками).

И к твоему сведению. 4-хтактный мотор за 4 такта делает 2 оборота, а не один(наполнение рабочих камер+сжатие — первый оборот, сгорание+выпуск — второй оборот). так что если не шаришь, не пиши бред, а лучше поищи в инете чтобы потом не краснеть. в жизни пригодится.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *