Ze všech možných typů pohonu motoru je vzduch asi ten poslední, který by vás napadl. Máme klasické spalovací motory, elektromotory, motory na vodík, ale vzduch? Jak ten by mohl pohnout autem na kolech? Studenti brněnského Vysokého učení technického na to přišli. Jejich trojkolka Pneumobil jezdí na vzduch a na její konstrukci se podílely 3D tiskárny a počítačové analýzy pro vyrobení co nejlehčích a nejpevnějších dílů.
Tankujeme vzduch
Od pohledu je Pneumobil takový kapesní mazlík, vejde se do něj jen jeden člověk. Na zadní straně mu zelenými LEDkami bliká počítač Arduino Duo a těch několik motorových vnitřností se cudně skrývá pod kapotou. Vévodí jim nádrž mezi nohama řidiče, do které se pomocí silného kompresoru natlakuje vzduch. Z nádrže je přes ventily sveden do pístu, jehož posuvný pohyb se převádí na rotační – a trojkolka vyráží vpřed.
Pneumobil: Skvělý kamarád
Maximální rychlost Pneumobilu je kolem 45 kilometrů v hodině, dojezd pak několik kilometrů. Nezní to nijak slavně, ale jak nás při návštěvě VUT studenti upozornili, jejich vůz nemá ambice nahradit současné městské automobily. Cílem je skrz pokračující vývoj odladit prvky pneumatického pohonu natolik, aby jednou mohl fungovat třeba jako dodatečný systém pro hybridní vozidla.
Lehčí a pevnější
V aktuální verzi Pneumobilu studenti zúročili zkušenosti z předešlého vývoje. Minulý model vážil 140 kg a konstrukce byla na nejrůznějších místech poruchová. Současná trojkolka má pouhých sto kilogramů a pevný rám jí zaručuje co největší odolnost. Na tuhosti a nízké váze se podepsaly moderní postupy: Každá součástka prošla počítačovou analýzou MKP (metoda konečných prvků), která spočítala ideální tloušťku dílů a třeba počet výřezů v nich na odlehčení konstrukce.
3D tisk na tahu
Protože žijeme v 21. století, podílely se na dílech také české 3D tiskárny Prusa i3. Například volant a další plastové části mladí inženýři vymodelovali v počítači a po následné optimalizaci je vytiskli na míru. V případě nutnosti si tak mohou vyrobit náhradní součástku okamžitě a nejsou závislí na dodání od výrobce. Uvádějí tak do praxe to, o čem se hovoří již dlouho – 3D tiskárny jsou důležitým nástrojem v moderní dílně.
Zlaté Arduino
Stejně důležitý je pro Pneumobil počítač sestavený z elektronické stavebnice Arduino DUO. Z několika senzorů sbírá údaje o tlaku a řídí napouštěcí ventily. Přímo z volantu s dotykovým displejem může řidič upravovat parametry fungování motoru anebo načítat údaje o proběhlé jízdě a na jejich základě pak trojkolku tunit pro co nejlepší výsledky.
Auto se vzduchem o závod
Vyvrcholením celoroční snahy je pro studenty závod v maďarském Egeru. Potkávají se tu se 40 týmy z celé Evropy a srovnávají schopnosti svých strojů v několika disciplínách s vozidly ostatních konstruktérů pneumatických motorů. Soutěží se ve sprintu na 200 metrů, v dojezdu a v jakési překážkové jízdě. Češi mají rozhodně našlápnuto. Letos si odnesli bramborovou medaili za čtvrté místo v jízdě na rychlost a v hlavních závodech se umístili do první desítky. Studenti věří, že s novými zkušenostmi příští rok stanou na jednom ze tří vítězných míst.
Vzduchový hybrid je tu!
S pneumatickým pohonem experimentují i velké továrny. Skupina PSA, který vyrábí značky Peugeot a Citroën, plánovala hybridní motor, ve kterém by elektromotor nahradil stlačený vzduch. Testy na standardních karoseriích dopadly dobře. Spotřeba paliva se snížila na 2,9 litru na 100 kilometrů a výrazně klesly vypouštěné emise. Náklady na vývoj jsou však vysoké a projekt byl pozastaven.
