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Compress Air Engine - História

Compress Air Engine - História


Compress Air Engine - História

Um motor de ar comprimido é um atuador pneumático que cria um trabalho útil ao expandir o ar comprimido. Um veículo a ar comprimido é movido por um motor a ar, utilizando ar comprimido, que é armazenado em um tanque. Em vez de misturar combustível com ar e queimá-lo no motor para acionar os pistões com gases quentes em expansão, os veículos de ar comprimido (CAV) usam a expansão do ar comprimido para acionar seus pistões. Eles existiram em muitas formas nos últimos dois séculos, variando em tamanho, desde turbinas manuais até várias centenas de cavalos de potência. Por exemplo, o primeiro submarino com propulsão mecânica, o Plongeur 1863, usava um motor de ar comprimido.

As leis da física determinam que gases irrestritos preencherão qualquer espaço. A maneira mais fácil de ver isso em ação é encher um balão. A pele elástica do balão mantém o ar firmemente dentro, mas no momento em que você usa um alfinete para criar um orifício na superfície do balão, o ar se expande para fora com tanta energia que o balão explode. Comprimir um gás em um pequeno espaço é uma maneira de armazenar energia. Quando o gás se expande novamente, essa energia é liberada para o trabalho. Esse é o princípio básico por trás do funcionamento de um carro aéreo.
1.3 Aplicativos:

O motor de ar comprimido pode ser usado em muitos veículos. Algumas de suas aplicações a serem utilizadas como motor de veículos são:

JemStansfield, um inventor inglês, foi capaz de converter uma scooter comum em uma motocicleta de ar comprimido. Isso foi feito equipando a scooter com um motor de ar comprimido e tanque de ar.

A MDI fabrica veículos MultiCATs que podem ser usados ​​como ônibus ou caminhões. A RATPhas também já manifestou interesse no ônibus livre de poluição de ar comprimido.

As locomotivas de ar comprimido têm sido historicamente usadas como locomotivas de mineração e em várias áreas.

Vários bondes movidos a ar comprimido foram rastreados, começando em 1876 e foram implementados com sucesso em alguns casos.

e) Embarcações e aeronaves

Atualmente, não existem veículos aquáticos ou aéreos que façam uso do motor a ar. Os motores de ar comprimido historicamente impulsionam certos torpedos.

O modelo desenhado por mim é um modelo de trabalho em pequena escala do motor de ar comprimido. Quando dimensionado para um nível mais alto, pode ser usado para dirigir automóveis independentemente ou combinado (híbrido) com outros motores como I.C. motores. As principais vantagens do Motor de Ar Comprimido (C.A.E.) são:

1. Emissão zero.
2. Uso de combustível renovável.
3. Custo zero de combustível (o custo envolve apenas a compressão do ar).

Mas o Motor de Ar Comprimido (C.A.E.) tem algumas desvantagens, que são:

1. Menos potência
2. A alta pressão do ar comprimido pode levar ao rompimento do tanque de armazenamento.
3. Probabilidade de vazamento de ar.


O que aconteceu com aquele carro de ar comprimido, afinal?

Em 2012, a montadora indiana Tata estava divulgando seu carro movido a ar, chamado Tata Air Car, para o mundo e alegando que ele iria para a produção como um dos carros mais baratos e simples na estrada. Avançando para o final de 2014, dois anos e meio depois, ainda não vimos nenhum Air Cars na estrada. Por que não?

O conceito do carro foi mostrado em maio de 2012. "Com ciência questionável e alegações de engenharia selvagens, a Tata Índia parece séria sobre levar seu carro movido a ar comprimido para produção", disse eu ao relatar aqui em Torque News.

O carro teria uma velocidade máxima de 80 km / h usando apenas ar comprimido, que poderia ser recarregado em cerca de dois minutos. O drivetrain foi retirado diretamente do conceito AIRpod na Europa. Os problemas do ar comprimido como meio de propulsão de um carro, entretanto, são muitos, e o menos importante deles é a baixa eficiência de combustível que ele oferece.

Desde que exibiu o protótipo do táxi Tata Air Car, a empresa está na "fase dois" do plano de colocar o carro em produção. Essa fase tem o vago objetivo de "ajustar o carro para o mercado". A vitrine do carro de 2012 já estava um pouco fora do cronograma, como estava planejado para acontecer no ano anterior.

Depois dessa exibição, Tata silenciou sobre o conceito de Air Car comprimido. É duvidoso que algo mais resulte disso.

Em outras frentes, várias empresas ao redor do mundo estão brincando com veículos de ar comprimido e até trens de força híbridos-elétricos. O principal problema com o ar comprimido é que ele deve ter uma pressão muito alta ou deve haver uma grande quantidade armazenada no carro para que seja viável a qualquer distância. Isso representa problemas, pois os tanques de ar comprimido ficam pesados ​​quando cheios e vários deles podem pesar mais que um motor pequeno típico. Além disso, comprimir o ar e depois devolvê-lo para uso na propulsão de um veículo é muito ineficiente em termos de energia, com apenas cerca de 25-35% de eficiência geral.

No início deste ano, a Peugeot apresentou seu demonstrador "HYbid Air 2L" em Paris. Esse veículo, foi muito inovador, utilizando um sistema de ar comprimido e um pequeno motor a gasolina de 1,2 litro em formato híbrido. Nós conversamos sobre isso aqui.

Em geral, a ideia de impulsionar um carro com ar comprimido não é muito realista. Para distâncias muito curtas em baixas velocidades, ele provou ser viável, embora nem sempre eficiente. Com pesos maiores (para atender aos padrões de segurança) e velocidades, no entanto, é principalmente um sonho.


Locomotivas de ar comprimido

O princípio da propulsão a ar comprimido parece muito simples. Pressurize seu tanque de armazenamento, conecte-o a algo muito parecido com uma máquina a vapor alternada e pronto. Pelo menos você está livre das dificuldades, tanto técnicas quanto médicas, de usar amônia, gasolina ou dissulfeto de carbono como fluido de trabalho.

Infelizmente, ainda existem problemas. Se você alguma vez bombeou o pneu de uma bicicleta, sabe que o corpo da bomba fica desconfortavelmente quente muito rapidamente. A compressão de um gás gera muito calor e toda essa energia é perdida quando você armazena o ar e ele esfria. As perdas podem ser reduzidas comprimindo o ar em dois ou mais estágios e resfriando-o entre os estágios, mas ainda são substanciais.
Na outra ponta do processo, usando ar comprimido para fazer funcionar um motor, o principal problema é manter o sistema funcionando. Quando um gás se expande, fica mais frio, e a menos que o ar armazenado esteja perfeitamente seco (o que não será), o gelo começará a se formar na tubulação e no motor, e as coisas logo irão parar.

Os sistemas de ar comprimido floresceram, na medida em que o fizeram, em situações em que a fumaça, faíscas e vapor da máquina a vapor muito mais eficaz não eram aceitáveis ​​- nas ruas da cidade e nas minas de carvão - e em um momento antes que a eletricidade fosse um meio viável de propulsão. Havia vários sistemas de bonde de ar comprimido, embora nenhum tenha sido muito bem-sucedido, e a maioria foi rapidamente abandonada. As locomotivas de ar comprimido em minas duravam mais, mas também foram substituídas por transporte elétrico. Agora continue a ler.

Um longo artigo sobre locomotivas de ar comprimido e seu uso apareceu na Compressed Air Magazine de outubro de 1902, Vol 7 No 8, p2000 - p2006.

PRIMEIROS PASSOS: 1800-1828
Os projetos para veículos de ar comprimido são antigos. Em 1799, George Medhurst patenteou um esquema para "Um motor eólico de condensação capaz de ser aplicado a todos os tipos de propósitos nos quais vapor, água, vento ou cavalos são empregados." Aqui, condensado significa comprimido em vez de liquefeito. Em 1800, ele recebeu a patente 2431 para um esquema para "um novo método aprimorado de dirigir carruagens de todos os tipos por meio de um motor eólico aprimorado". Medhurst contemplou um sistema geral de carruagens e vagões de palco em toda a Inglaterra, com uma rede de estações de compressão de ar, a maioria aparentemente sendo movida por moinhos de vento. Ele descreveu compressores e motores de potência variável, um motor rotativo a ser fixado diretamente nos eixos traseiros de veículos leves e um motor a pólvora, este último em conexão com um vagão de artilharia. Esta é a única referência a um motor rotativo de ar comprimido descoberto até agora. Medhurst se esforçou para formar uma empresa com um capital de 50.000 para trabalhar neste projeto, mas o esquema parece ter dado em nada. (muitas dessas informações vêm de Automóveis e a aplicação de energia mecânica em veículos rodoviários, 1902)

Por volta de 1819, William Murdock e David Gordon teriam feito alguns experimentos com vagões de ar comprimido, aparentemente para rodovias em vez de ferrovias, mas nada se sabe sobre os resultados. Em 1821, David Gordon tentou criar uma empresa para promover locomotivas rodoviárias movidas por um motor de alta pressão, ou um motor a vácuo a gás, ou um motor pneumático alimentado pelo que ele chamou de "gás portátil". Ele era o pai de Alexander Gordon, que se especializou em faróis.

William Mann, de Brixton, voltou sua atenção para o assunto em 1827, obteve uma patente em 1828), e publicou um panfleto sobre o assunto em 1830. Ele defendeu a compressão em estágios, agora reconhecida como essencial para a produção eficiente de ar em alta pressões e a construção de usinas de energia ao longo das rodovias em intervalos de 15 a 20 milhas, ou uma canalização de ferro contínua com usinas de energia nos distritos de carvão.

Em 1828, a Bompas obteve a patente de uma locomotiva de ar comprimido na Inglaterra. Entre as armações havia dois tanques de armazenamento, com cilindros e manivelas convencionais. Não está claro se ele foi realmente construído. (Knight, 1880)

ANDRAUD E DU MOTAY: 1840

O primeiro veículo ferroviário movido a ar que se sabe ter realmente sido construído foi construído por M. Antoine Andraud e Tessie du Motay (nome completo Cyprien-Marie Tessie Du Motay) em 1839 na Chaillot Coachworks em Paris, França, e foi testado na quinta-feira 9 de julho de 1840. Capacidade para oito passageiros. A pressão de armazenamento foi de 17 atmosferas (250 psi) e a pressão do motor de três atmosferas, (44 psi) o que implica a utilização de uma válvula redutora de pressão.

Esquerda: A primeira locomotiva de ar comprimido Andraud e du Motay: 1840

O cilindro inclinado à esquerda parece estar acoplado diretamente às rodas traseiras. (Presumo que a frente esteja à esquerda) Se as coisas redondas acima e abaixo da estrutura forem reservatórios de ar, elas não parecem grandes o suficiente para levar a máquina muito longe.

Nenhum outro detalhe está disponível no momento. O desenho pode ser um pouco fantasioso - o que parece ser o compartimento do passageiro realmente tinha cortinas elaboradas?

Imagem do Automotor Journal, 1896

Uma descrição dos testes desta primeira locomotiva apareceu no Mechanic & Chemist, p207. Aprendemos que ". O ar pode ser comprimido quase sem despesas, onde quer que haja um riacho ou moinho de vento para operar a máquina." O que é um pouco otimista.

Em 1844, M. Andraud construiu uma locomotiva 2-2-2 pesando cinco toneladas, com um único tanque de ar rebitado contendo 106 pés cúbicos de ar a 300 psi. Ele foi testado pela primeira vez no sábado, 21 de setembro de 1844, na pista da margem esquerda de Versalhes, onde cobriu uma viagem de retorno de duas milhas a uma velocidade entre 17 e 20 mph. Uma patente de 1841 revela que Andraud e Tessie du Motay estavam sediados no nº 35, Rue Chabrol, em Paris esta estrada ainda existe e fica a sudoeste da Gare du Nord, onde os trens do túnel do canal da Grã-Bretanha terminam.

A imagem abaixo acredita-se ser desta máquina. Parece muito mais prático do que o protótipo de 1840.

Esquerda: Locomotiva de ar comprimido Andraud: 1844

Esta imagem é da Encyclopedia Catholique, que dá estes detalhes: a capacidade do tanque era entre 8 e 10 metros cúbicos, pressurizado a 20 atmosferas. (293 psi) A pressão está de acordo com o valor dado acima, mas 8 metros cúbicos equivalem a 282 pés cúbicos, quase três vezes mais.

Parece que os cilindros estavam dentro dos chassis na parte traseira, acionando o eixo do meio. A Enciclopédia afirma que a locomotiva era de "efeito duplo", o que pode significar que os cilindros eram de dupla ação ou que a expansão composta foi usada. Foi provavelmente a primeira, se a expansão composta realmente foi usada, estava 50 anos à frente de Hodge e Porter. (Veja abaixo)

Encyclopedia Catholique, Parent-Desbarres, 1845

O LOCO AÉREO DE LEVI BISSEL: 1841

Esquerda: locomotiva de ar comprimido: 1841

Em um índice da revista Raiway Backtrack (Volume 15, 2001), Levi Bissell desenvolveu uma locomotiva pneumática em 1841. Originalmente concebida para trabalhar a 2.000 psi, ela foi testada no ECR a 200 psi em 1841. The Gentleman's Magazine, Volume 6, Edição 1840 bissell mm-1,2 THE MECHANICS 'MAGAZINE, 23 de maio, sábado de 1840, nº 876, p753 nenhuma patente dos EUA encontrada iniciada em 1790

O LOCO AÉREO DE WILLIAM EVANS: 1846

Esquerda: locomotiva de ar comprimido: 1846

No Geelong Advertiser and Squatters 'Advocate (não, não estou inventando esse título) do sábado, 28 de março de 1846, foi relatado que um certo William Evans, da Filadélfia, havia inventado uma locomotiva movida a ar líquido. O Geelong era cético e, com razão, a produção contínua de ar líquido não foi alcançada até 1895, simultaneamente por Hampson e Linde.

A LOCOMOTIVA DE AR ​​COMPRIMIDO DE PARSEY: 1847

Arthur Parsey obteve patentes inglesas para locomotivas de ar comprimido em 1839, (n ° 8.093) 1844 e 1854. (n ° 88) Ele também obteve uma patente americana (n ° 5.205) em 1847.

Esquerda: A locomotiva de ar comprimido Parsey: 1847

O reservatório A foi preenchido com ar "comprimido na medida do compatível com a segurança" que alimentava a câmara receptora D, mantida à pressão do motor por uma válvula redutora automática C. O uso de um reservatório a pressão reduzida entre os tanques de armazenamento principais e o motor foi o precursor de muitos arranjos semelhantes. Parsey antecipou uma poressure de armazenamento entre 1000 e 2000 psi, com uma pressão do motor de 60 psi.

Um tubo alimentava o motor tipo campanário de dupla ação B. Em F está a válvula de recarga de ar e G é a válvula de segurança. O motor tinha dois cilindros, para evitar problemas de ponto morto.

A locomotiva seria destinada a trabalhos em minas de carvão, onde a ausência de fumaça e fogo seria uma grande vantagem.

A imagem é retirada da patente dos EUA.

A patente dos EUA contém uma segunda seção bastante preocupante em que a locomotiva de ar básica é fornecida com meios para bombear o ar de volta para o receptor após seu uso no motor. Parsey diz: "Eu proponho, em algumas circunstâncias, em vez de permitir que ele seja expelido como o vapor de um motor de alta pressão, retornar o ar comprimido para o receptor A depois de ter atuado sobre o pistão." Presumo que ele esteja se referindo ao reservatório A (ou seja, o tanque de armazenamento principal), pois o receptor é rotulado como D, o que significa que o ar usado teria que ser aumentado para 1000 psi ou então essa confusão sobre os termos mina a fé de alguém no Sr. Parsey. E o que significa "algumas circunstâncias"?

Agora, se esse bombeamento se referisse à frenagem regenerativa, seria impressionante, mas não é, e aumenta o medo de que se pretenda algum tipo de movimento perpétuo. Na verdade, Parsey sugere que o bombeamento pode ser feito manualmente (o que parece totalmente impraticável), mas ele prefere "empregar uma pequena máquina a vapor" para a tarefa. Portanto, nossa locomotiva de ar lindamente simples agora adicionou a ela uma caldeira a vapor, tanques de água, armazenamento de carvão e assim por diante. É uma ideia estúpida e sugere que o Sr. Parsey não era um homem muito prático.

Esquerda: Ilustração contemporânea da locomotiva de ar comprimido Parsey

A locomotiva é uma representação precisa do modelo mostrado abaixo.

O York Railway Museum afirma positivamente que nenhuma versão em escala real foi construída. Esta cena é imaginária e certamente não é um trabalho de mina de carvão.

Esta imagem apareceu no Illustrated London News de 28 de fevereiro de 1846, p140, no cabeçalho de um artigo intitulado 'Parsey's Air Engine'. Afirmou que Parsey alegou que a velocidade máxima poderia variar de 20 a 100 mph, variando a pressão do receptor, e que uma carga de ar levaria a locomotiva por 50 milhas enquanto puxava um trem de 40 toneladas. Estações de recarga deveriam ser instaladas a cada 30 milhas.

Esquerda: modelo da locomotiva de ar comprimido Parsey

Este modelo de trabalho está no Museu Ferroviário de York, na Inglaterra. Dizem que foi construído em 1845 para demonstrar as patentes de Parsey de 1839 e 1844, e mais tarde apresentado aos diretores da Great Western Railway pelo falecido Sir James Caird Bt. Ele era um armador, então não está claro como ele o conseguiu.

O pequeno cilindro verde imediatamente acima do eixo central é um dos cilindros de vapor. O grande cilindro verde à sua direita é o receptor de ar após ter sido reduzido à pressão de trabalho do motor. No topo dela está um volante e um parafuso que controlava a válvula redutora.

Não há acoplamento entre as rodas, e isso não é possível, pois são de tamanhos diferentes, portanto, apenas o eixo central proporcionou aderência de tração. Isso provavelmente teria causado dificuldades com a patinagem das rodas se uma versão em tamanho real tivesse sido construída.

Em 1846, o modelo Parsey estava em exibição no escritório da Parsey's Compressed Air Engine Company, no 5 Pall Mall East, onde foi visto por um certo William Williams da Regent Square, em Londres. Ele não ficou impressionado. Ele sentiu que ".o grande elogio e patrocínio que foram concedidos à invenção" foram imerecidos, visto que negligenciou a perda de energia na válvula redutora. Ele aceitou que a válvula redutora absorveu uma pequena quantidade de ar em alta pressão e produziu um volume maior em uma pressão mais baixa, mas se convenceu de que havia perdas misteriosas que reduziriam o alcance da locomotiva para uma ou duas milhas.

Os pensamentos de Williams foram publicados na revista Mechanics, Volume 44, p200, sábado, 14 de março de 1846, nº 1179. Outro crítico foi 'A W', quem quer que fosse, que considerou a proposta de Parsey uma 'bolha', ou seja, altamente especulativa e possivelmente desonesta . Ele parece ter ainda menos controle da situação do que Williams, acreditando que a queda de pressão na válvula redutora representava uma força que foi inteiramente jogada fora. Ele conclui: "Não posso deixar de acrescentar que 1000 psi é uma pressão perigosa a ser empregada. Os projetores afirmam que o ar possui todo o poder expansivo do vapor, isso é verdade, mas também é verdade que é igualmente perigoso."
Esse parece um comentário justo se Parsey pretendia usar vasos de cobre a 1000 psi.

Houve mais reclamações igualmente desinformadas na página 221 daquela edição da revista Mechanics, de 'J M', quem quer que fosse, sobre as perdas do redutor. Nenhum dos correspondentes mencionou a fonte da ineficiência muito real do processo geral - as perdas quando o ar foi comprimido em primeiro lugar.

Esquerda: o motor da locomotiva de ar comprimido Parsey: 1846

Este desenho vem do artigo Illustrated London News mencionado acima. Receio que a qualidade seja ruim.

No entanto, é informativo. Os dois recipientes de armazenamento A parecem estar permanentemente conectados através do tubo OCK. O receptor está em E e a válvula redutora em G. Os dois cilindros do motor estão em K.

O Google tem pouco a dizer sobre Arthur Parsey, mas parece ser o mesmo homem. Nesse caso, ele viveu de 1791 a 1857. Seu maior interesse parece ter sido a poesia, na qual ele aparentemente não teve muito sucesso. Seu "único volume de poemas foi recebido com frieza".

Ainda supondo que temos o homem certo, em 1832 ele publicou A quadratura do círculo descoberta. Uma vez que a quadratura do círculo, como geralmente descrita na geometria euclidiana, é totalmente impossível, isso pode fornecer algumas dicas sobre a atitude de Parsey em relação ao movimento perpétuo.

Esquerda: A locomotiva de ar comprimido Parsey Mk 2: 1855

O Sr. Parsey parece não ter feito nenhum progresso com seu modelo de 1846, mas ele não desistiu. Este desenho é a primeira página da revista Mechanics para o artigo mencionado acima. Receio que a qualidade seja ruim.

Em 1848, Anthony Bemhard, Barão von Rathlen, construiu um veículo que foi executado de Putney a Wandsworth em várias ocasiões naquele ano. A carruagem pesava três toneladas e, em sua primeira viagem, com os reservatórios apenas parcialmente carregados de ar, cobriu uma milha a uma taxa uniforme de oito milhas por hora. Em outra ocasião, transportou cerca de vinte passageiros de Putney a Wandsworth a uma velocidade de mais de vinte quilômetros por hora. Os reservatórios tinham a forma de tubos e tinham capacidade de 75 pés cúbicos, o ar era armazenado neles a uma pressão de 50 a 60 atmosferas. A pressão de trabalho nos cilindros do motor era de cinco atmosferas, e uma válvula redutora foi empregada para reduzir a pressão de armazenamento à pressão de trabalho. O sistema de Von Rathlen compreendia métodos especiais de resfriar o ar durante a compressão e de fornecer calor a ele durante o trabalho. O destino final desta carruagem não é conhecido, mas o inventor ainda estava empenhado em inventar motores de ar comprimido vinte anos depois.

No final de 1855, um construtor chamado Julienne dirigiu algum tipo de veículo em Saint-Denis, na França, movido por ar a 25 atmosferas. (350 psi) Pesava cerca de uma tonelada quando carregado.

O ESQUEMA DE AR ​​COMPRIMIDO DE GILBERT: 1872

Encontrei uma referência à Rufus Gilbert's Elevated Company, fretada em 1872, que funcionaria ao longo da 6th Avenue até a 59th Street em Nova York com energia de ar comprimido. Aparentemente, foi "estagnado pelo pânico financeiro de 1873".

LOCOMOTIVAS DE AR ​​COMPRIMIDO DO TÚNEL ST GOTTHARD: 1875

O túnel ferroviário de São Gotardo, na Suíça, foi construído no período de 1871 a 1881. Tem 9 milhas de comprimento e é a seção mais alta da ferrovia de Gotardo na Suíça, conectando G schenen com Airolo. Foi o primeiro túnel através do maciço montanhoso do Gotardo. É de via dupla e bitola padrão. Foram encontradas dificuldades para remover o entulho das cabeceiras dos túneis, as locomotivas a vapor não podiam ser usadas devido à ventilação muito limitada. O alto preço dos cavalos e o grande número necessário impediam seu uso. Portanto, foi feito um primeiro experimento com ar comprimido, no qual foram empregadas duas locomotivas a vapor comuns, uma em cada lado do túnel, sendo as caldeiras preenchidas com ar condensado a 4 atmosferas em vez de água. Os resultados foram encorajadores, e locomotivas de ar comprimido construídas propositadamente foram construídas por Schneider et Cie (Schneider-Creusot) da França.

Esquerda: Locomotiva de ar comprimido usada em St Gotthard: 1876

O túnel de Saint Gotthard viu o primeiro uso extensivo de locomotivas de ar comprimido para transporte. Esta ilustração mostra uma locomotiva 0-4-0. Uma vantagem era que o ar frio de exaustão ajudava na ventilação do túnel.

O peso foi estimado em cerca de 7 toneladas.

Do Popular Science Monthly, Volume 10, 1877

A pressão de operação é declarada como 7,35 kg / cm2 (105 psi), que é baixa em comparação com as máquinas posteriores, e semelhante às pressões da caldeira das locomotivas a vapor da época, provavelmente não foi por acidente, pois se você está experimentando com máquinas que podem explodir você deseja começar com a tecnologia existente. É notável que o tanque de ar tem um diâmetro maior, placas aparentemente mais finas e menos e menores rebites do que as máquinas de alta pressão posteriores.

Esquerda: O sistema de São Gotardo: 1875

Esta fotografia, tirada em 1875, mostra a locomotiva acima, (nº 6) rebocando atrás dela um tanque de armazenamento suplementar muito maior que parece estar montado em dois bogies de 4 rodas. Observe a lâmpada na frente do No.6.

O "leilão de ar" deveria ter alcance suficiente com uma baixa pressão de armazenamento.

Esquerda: A válvula de redução Ribourt

O Popular Science Monthly afirma que originalmente o ar era deixado direto para os cilindros, restringido pela variação do corte. Isso se revelou insatisfatório, e M. Ribourt, o engenheiro do túnel, concebeu esta válvula redutora de pressão.

Do Popular Science Monthly, Volume 10, 1877

O ar do tanque principal entra em A. Quando a pressão na saída D atuando no pistão N excede a força ajustada ao aparafusar a mola, a válvula M se move para a esquerda, fechando as portas e reduzindo o fluxo de ar. De D, o ar passou para um pequeno reservatório que absorveu as flutuações à medida que os cilindros aspiravam. Presumivelmente, também havia algum tipo de válvula de estrangulamento entre o pequeno reservatório e os cilindros, isso até agora não foi confirmado, mas há algo que se parece muito com uma alavanca de regulador saindo da parte traseira do tanque na primeira foto acima.

O Popular Science Monthly sugere que esta válvula redutora foi um grande avanço, mas parece ter sido antecipado por Andraud e du Motay, Baron von Rathlen e Arthur Parsey, se não por outros. (Veja acima)

A LOCOMOTIVA DE AR ​​COMPRIMIDO HARDIE: 1878

Em 1878, a Second Avenue Railroad da cidade de Nova York testou e operou por um período em 1879, cinco bondes construídos pela Pneumatic Tramway Engine Company. Eles foram projetados por Robert Hardie, que tinha o General Herman Haupt, um engenheiro civil, como um patrocinador entusiástico. Haupt escreveu extensivamente e conectou bondes de ar comprimido em todas as oportunidades. O motor do bonde teve um estágio de expansão e diz-se que tinha um tipo de pré-aquecimento mais avançado do que o sistema do bonde Mekarski, embora ainda pareça ter usado água quente - os detalhes disso são atualmente obscuros. A pressão de armazenamento parece ter sido de 1000 psi, mas a pressão de trabalho do motor é atualmente desconhecida. A frenagem regenerativa foi introduzida usando o motor como um compressor para desacelerar o bonde, o ar quente poderia ser forçado de volta para os tanques de armazenamento, aumentando o alcance, melhorando a eficiência geral e aliviando, se não eliminando, o problema de ficar sem ar para a frenagem. Os bondes Hardie foram abastecidos com ar a 1000 psi pelo compressor de quatro estágios movido a vapor de 1500 HP usado pela Manhattan Elevated Railway, que também alimentou as locomotivas pneumáticas Hoadley-Knight mencionadas abaixo. Observe o uso de compactação de vários estágios para reduzir as perdas.

Um artigo do jornal francês La Nature afirma que as locomotivas de ar comprimido do sistema Hardie estavam dando resultados satisfatórios nas Ferrovias Elevadas de Nova York, embora haja poucos detalhes do funcionamento e não esteja claro no texto se as locomotivas eram em teste ou em operação regular. Se alguém puder fornecer mais detalhes, eu ficaria muito grato.

Esquerda: Ilustração de La Nature de uma locomotiva aérea de Nova York: 1882.

A locomotiva carregava quatro cilindros de armazenamento de aço de 91 cm de diâmetro e 13 m3 de volume, pressurizados a 42 kg / cm2. (597 psi) O ar passou por um bouillotte vertical que o aqueceu a 90 graus C, e foi para os cilindros do motor por meio de um acelerador e uma válvula redutora projetada para manter a pressão do cilindro em 8 - 9 atms. Não foi revelado como o bouillotte foi mantido quente, mas presumivelmente uma fogueira de carvão foi usada. A válvula de engrenagem de Meyer foi instalada, e a frenagem regenerativa - ao desacelerar o motor funcionou como uma bomba, empurrando o ar de volta para os tanques de armazenamento. O alcance foi dado como 13 km.

CORONEL BEAUMONT E AS LOCOMOTIVAS ROYAL ARSENAL AIR: 1881

O tenente-coronel Frederick Beaumont foi nomeado para dirigir a rede ferroviária do Arsenal Real em 1873. Em 1876, ele estava se interessando por locomotivas de ar comprimido como uma forma segura de operar um local onde grandes quantidades de explosivos eram armazenadas. Em 1877, uma locomotiva experimental de bitola de 18 polegadas estava funcionando - era uma máquina muito pequena com dezesseis reservatórios principais de ar e quatro como reserva para chegar em casa.

O Royal Arsenal na época estava fabricando o torpedo Whitehead sob licença. Eles eram movidos a ar comprimido, e o Arsenal tinha equipamento compressor capaz de carregar reservatórios a 1000 psi.

Em um artigo no Society of Arts Journal de 18 de março de 1881, Beaumont disse "As primeiras tentativas se limitaram a comprimir o ar a uma pressão comparativamente baixa, digamos 200 libras por polegada quadrada". no túnel de Saint Gotthard. Beaumont disse que deu uma saída de potência limitada, mas ainda havia problemas com o congelamento dos cilindros do motor.

Esquerda: Beaumont air loco patente: 1880

Este desenho mostra um único reservatório de ar e cilindros inclinados. A coisa retangular na parte inferior esquerda é uma pequena caldeira a vapor, completa com chaminé, que fornecia camisas de vapor nos cilindros para evitar que congelassem. Esta é uma complicação claramente indesejável, mas Beaumont a considera essencial.

A patente especificava quatro cilindros, um de alta pressão e outro de baixa pressão em cada lado do chassi, para operação composta.

Desenho da Patente dos EUA número 232.438 de 21 de setembro de 1880

Em 25 de julho de 1979, um pedido foi feito com Manning Wardle para uma locomotiva de ar comprimido de bitola padrão com armazenamento a 1000 psi. Este teve seu primeiro teste público em 6 de maio de 1880, quando correu com sucesso na pista do SER entre Dartford e Woolwich Arsenal. Os detalhes desta locomotiva são escassos, mas de acordo com o Dartford Chronicle o motor tinha seis cilindros que eram alimentados por uma 'caixa de expansão' que presumivelmente reduzia a pressão de armazenamento de 1000 psi para uma pressão do motor da ordem de 200 psi. Não se sabe como esses cilindros foram arranjados e se havia um acionamento por engrenagens nos eixos. Sabemos, entretanto, que o curso do pistão era de 30 centímetros e havia seis rodas acopladas de um metro de diâmetro. Era conhecido como Manning Wardle No 761.

Esquerda: Beaumont air loco patente: 1880

Esta é uma elevação frontal da locomotiva.

Em cada lado do chassi há um cilindro E trabalhando em alta pressão e um cilindro F em baixa pressão, para operação combinada. O corte da válvula de admissão variável foi incluído e os meios para operar o motor em modo simples para maior tração na partida.

Os itens L e L são pedais para operar os freios.

Desenho da Patente dos EUA número 232.438 de 21 de setembro de 1880

Esquerda: Foto da locomotiva Manning Wardle nº 762: 1880

Uma segunda locomotiva de ar comprimido, Manning Wardle nº 762, foi encomendada em março de 1880 por Beaumont para sua própria empresa, como a nº 761, foi entregue em setembro daquele ano. Sabe-se mais sobre ele do que o misterioso No 761, que tinha quatro acoplamentos e pesava 7 toneladas. O reservatório de ar tinha capacidade para 60 pés cúbicos e funcionava a 1000 psi, o topo dele é visível na fotografia.

No 762 foi projetado principalmente para uso experimental em bondes públicos e, portanto, tinha as rodas e hastes de acoplamento escondidas atrás de placas de sanefa para atender à legislação de segurança.

Esquerda: Locomotiva Manning Wardle Nº 762: 1880

Esta imagem acompanhou o artigo de 1881 da Society of Arts. Aqui, ele está rebocando um bonde sem motor, parece que houve alterações nas placas das sanefas.

Esquerda: Locomotiva Greenwood & Batley: 1880

Esta locomotiva foi adquirida à Greenwood & Batley. tinha dois conjuntos de cilindros compostos de 2,75 e 10 polegadas de diâmetro e um reservatório de ar de 65 pés cúbicos contendo ar a uma pressão máxima de 1000 psi. Ele pesava 8 toneladas e 10 cwt e puxava um bonde de 4 toneladas.

Testes de bonde desta locomotiva em uma estrada pública foram realizados entre Stratford e Green Man, Leytonstone, no leste de Londres. Esta rota consistia em 2,5 milhas de linha dupla que subia 82 pés com um gradiente máximo de 1 em 25. A curva mais fechada, em Maryland, tinha um raio de 50 pés. Esses testes foram bem-sucedidos em uma corrida, a locomotiva e o trailer começaram em Stratford com 1000 psi, que havia caído para 675 psi em Leytonstone. Na corrida de retorno (descida), sobraram 550 psi ao chegar a Stratford, o que parece uma reserva útil de energia. No entanto, os esforços de Beaumont para vender seu sistema para a North Metropolitan Tramways Company fracassaram.

Esta imagem acompanha o artigo de 1881 da Society of Arts.

LOCOMOTIVA ALIMENTADA A AR HOADLEY-KNIGHT: 1894

O sistema Hoadley-Knight (desenvolvido por Joseph Hoadley e Walter Knight) foi o primeiro a incorporar um motor composto (expansão de dois estágios). Isso teria melhorado a eficiência diretamente, como a composição fez para os motores a vapor, porque deu a oportunidade de reaquecer o ar entre os cilindros HP e LP, e isso também teria reduzido os problemas de congelamento. As patentes de Hoadley-Knight sugerem que água quente foi usada para aquecer o ar antes do cilindro HP e também reaquecê-lo entre os cilindros HP e LP. O sistema foi testado em Nova York de 1894 a 1899, mas sem sucesso duradouro.

A PATENTE DE CHARLES BOWEN HODGES: 1907

Em outubro de 1907, Charles B Hodges obteve a patente norte-americana 868.560 para um motor de dois estágios que emprega um reaquecedor entre os dois estágios de pistão para aquecer o ar comprimido parcialmente expandido. Esse ar era passado por um trocador de calor, que era aquecido pelo ar ambiente, aspirado por ele utilizando o ar de exaustão em um ejetor. Ejetores semelhantes (soprados com vapor, não ar) eram comumente usados ​​para gerar o vácuo usado por sistemas de frenagem de locomotivas a vapor. Esse desenvolvimento engenhoso eliminou a necessidade de bouillottes e pequenas queimadas de coque e não introduziu novas peças móveis. O ar foi o único fluido empregado. Um ganho substancial na faixa foi alcançado até 60% parece ter sido possível.

Hodges se referiu ao seu dispositivo como um 'interaquecedor' em vez de 'reaquecedor', que seria como seria chamado hoje. Curiosamente, ele se refere à melhoria nos interaquecedores, o que implica que a ideia já era conhecida. Presumivelmente, eram bouillottes ou fogões a coca.

Esquerda: patente de Hodge para reaquecimento ao ar ambiente: 1907

O ar do tanque principal 1 passa para o reservatório auxiliar 2 através de uma válvula de redução de pressão e, em seguida, através do tubo 21 para o cilindro de alta pressão 3. O ar de exaustão frio deste vai através do tubo 31 para o interaquecedor 5. É aquecido por ar ambiente e, em seguida, vai através do tubo 51 para o cilindro de baixa pressão 4. A exaustão fria deste é enviada de volta através do tubo 41 para o interaquecedor, onde opera o ejetor 54 para puxar o ar ambiente através do interaquecedor.

Esquerda: patente de Hodge para reaquecimento ao ar ambiente: 1907

1: tanque de ar principal
2: Reservatório auxiliar
3: cilindro de alta pressão
4: cilindro de baixa pressão
5: Interheater
54: Ejetor

Em designs práticos, a buzina ejetora era apontada diagonalmente para cima, presumivelmente para evitar levantar poeira no leito da estrada.

A patente foi atribuída à empresa de locomotivas H K Porter. Eles construíram o primeiro sistema de duas expansões em 1908.

CHARLES HODGES E AS LOCOMOTIVAS PORTER COMPOUND AIR: 1908

A HK Porter Company de Pittsburgh comprou os direitos das patentes americanas de Hodge e vendeu centenas de locomotivas equipadas para minas de carvão no leste dos Estados Unidos, no período de 1896-1930. Em 1910, Porter detinha 90% do mercado. Eles foram usados ​​extensivamente em minas gasosas, onde as explosões eram um perigo constante. Sem dúvida, o ar frio de exaustão era mais uma vez bem-vindo para complementar a ventilação da mina.

Um motor Porter típico armazenava ar entre 800 e 1200 psi, reduzido a 100 a 150 psi nos cilindros. O ar foi comprimido em máquinas de vários estágios e distribuído por tubos para estações de carregamento ao longo das rotas de transporte. Porter afirmou que a operação de reabastecimento poderia ser facilmente concluída em 1 minuto e meio, com a válvula de ar sendo aberta apenas por 40 a 50 segundos. Os reservatórios de ar foram testados a 30% acima de sua pressão de trabalho.

Esquerda: motor Porter composto (expansão dupla) com um estágio de reaquecimento do ar ambiente

Foto superior
O grande funil na imagem superior é a saída do difusor do ejetor que puxou o ar ambiente através do reaquecedor. O reaquecedor é o cilindro visível na fotografia superior com "Susquehanna Coal Co." pintado nele.

Imagem inferior
Nesta vista frontal, o ejetor de reaquecimento está localizado no canto superior direito. No canto superior esquerdo, pode-se ver a extremidade de um cilindro de pequeno diâmetro, esta é a extremidade do reservatório auxiliar.

Imagem do pub Cyclopedia of Engineering American Technical Society 1910
Esquerda: Operação da locomotiva aérea de duas expansões Porter: 1914

O ar é armazenado a alta pressão (psi) no tanque de ar principal e reduzido para 250 psi pela válvula redutora. Isso alimenta o reservatório auxiliar, que é muito menor que o tanque principal, e tem como objetivo atenuar as flutuações do fluxo de ar causadas pela admissão intermitente de ar pela válvula borboleta no cilindro de alta pressão, onde se expande. Ele assume a forma de um tubo longo em vez de um tanque compacto, porque um diâmetro pequeno proporciona baixa tensão de arco no metal e o comprimento para encaixá-lo está disponível.

A exaustão fria do cilindro HP passa pelo reaquecedor (denominado no diagrama de interaquecedor) e por tubos pelos quais o ar atmosférico está sendo aspirado, este o aquece, aumenta seu volume e aumenta a eficiência do motor. O ar é alimentado do reaquecedor para o cilindro de baixa pressão, onde se expande novamente, passando então pelo jato de um ejetor que puxa o ar externo pelo reaquecedor.

Há um ou dois detalhes técnicos interessantes em que o apito é alimentado pelo reservatório auxiliar que mantém uma boa pressão para operá-lo. Existe uma válvula de drenagem para liberar a água do reservatório auxiliar. Tanto o reservatório auxiliar quanto o reaquecedor estão equipados com válvulas de segurança de estouro. Estas são uma necessidade vital no caso de a válvula redutora travar aberta, deixando passar o ar a 1200 psi.

Acima: Locomotiva aérea de duas expansões Porter: 1912

Esta foto dá uma boa visão do encanamento. O reaquecedor pode ser visto ao longo do reservatório, o ar ambiente entra pelos orifícios na extremidade próxima e o chifre ejetor pode ser visto na extremidade oposta. Eu teria pensado que adicionar um difusor de entrada, na forma de uma buzina conectada à extremidade da entrada, aumentaria o fluxo de ar, mas talvez ocupasse muito espaço. Os três tubos conectados ao reaquecedor estão dispostos como no diagrama acima. A extremidade posterior do reservatório carrega os restos de dois manômetros, sendo o maior equipado com uma válvula de corte para o caso de quebra do tubo de Bourdon. A pequena alavanca controlava o acelerador, e a alavanca maior atrás dela acionava os freios.

Esta locomotiva foi originalmente usada na mina de carvão Canmore, em Alberta.

Esquerda: Locomotiva de expansão tripla

Locomotiva de tripla expansão com dois estágios de reaquecimento ao ar ambiente. Ambos os reaquecedores são conectados a um único ejetor alimentado pela exaustão de baixa pressão. Observe que os cilindros de média e alta pressão são combinados em um arranjo tandem.

Três cilindros de armazenamento de ar interconectados são mostrados, com uma pressão máxima de 150 atm. (2200 psi) O reservatório auxiliar é pressurizado a 25-30 atm. (370 - 440 psi)

No momento não está claro se alguma locomotiva de expansão tripla foi construída.

O diagrama acima mostra uma versão de expansão tripla do sistema Hodges-Porter. A fonte é atualmente desconhecida, mas provavelmente é literatura de Porter. O ar é mostrado armazenado a 150 atm (2100 psi), que é uma pressão muito mais alta do que normalmente usada e, presumivelmente, precisava de expansão tripla para explorá-la adequadamente. Essa pressão caiu para 25 a 30 atms (350 a 420 psi) por uma válvula redutora. É ainda mais reduzido (pelo acelerador? Embora pareça uma válvula manual comum) para algo abaixo de 15 atm (210 psi) e entra no cilindro de HP, que tem uma válvula de segurança ajustada para 15 atm na "caixa de vapor" que é um erro perdoável da parte de um desenhista sem dúvida mais familiarizado com as locomotivas a vapor. A pressão do cilindro IP não é mostrada, mas o botijão tem uma válvula de segurança ajustada para 5 atm. (70 psi) Todas as referências a locomotivas aéreas Porter em funcionamento que vi indicam que eram de expansão dupla, e atualmente não está claro se a expansão tripla foi realmente usada na prática. Eu suspeito que não.

2.100 psi soa como uma pressão assustadoramente alta para mim, dado que locomotivas a vapor raramente excedem 250 psi, provavelmente por isso três reservatórios de armazenamento são mostrados, como uma forma mais econômica de conter tal pressão alta. As locomotivas Porter de expansão dupla usuais tinham uma pressão máxima de 1200 psi. Alguém se pergunta sobre segurança. Claro que não houve nenhum incêndio ou incrustação de calcário para causar a erosão do metal, mas mesmo assim, não posso deixar de me perguntar se algum deles explodiu. Seria muito importante verificar o interior dos tanques de armazenamento quanto à corrosão devido à umidade condensada, eu suspeito. Observe que todos os reservatórios de Porter têm um bueiro de inspeção em uma extremidade, presumivelmente para esse propósito.

Algumas pesquisas rigorosas no Google não encontraram nenhum relato de explosão de uma locomotiva de ar comprimido. Há um registro de um acidente no poço Lambton D em County Durham, Inglaterra, quando, em 11 de junho de 1881, John Wilson, de 49 anos, um Shifter ", levou embora uma pequena locomotiva no poço, algo que ele não tinha o direito de fazer, e colidiu com algumas banheiras e o esmagou até a morte. " Presumivelmente, ele estava tentando reverter isso e então estava no final que atingiu os tanques de carvão.

Esquerda: Locomotiva de expansão dupla Porter nº 104 com reaquecimento do ar ambiente: 1910

Este exemplo usou uma pressão de armazenamento de 800 psi e um motor ou pressão de trabalho de 250 psi. O reaquecedor está no lado oposto do tanque, e o cone de seu difusor ejetor de exaustão pode ser visto no canto superior direito, acima do bueiro do tanque.
O longo e fino cilindro visível neste lado do tanque é um reservatório de ar à pressão de trabalho de 250 psi, que passou pelo redutor de pressão do tanque principal a 800 psi. A válvula borboleta está na frente, operada por uma alça e uma articulação do compartimento do motorista. Os acessórios incluem uma válvula de alívio de pressão, uma alavanca de freio que aplica sapatas de freio às rodas de aço, lixadeiras operadas a ar para manter a tração e um suporte do motorista, que aparentemente está faltando - estaria à esquerda, onde as alavancas de controle podem estar Vejo. Esta parece ser uma locomotiva Classe B-P-O: consulte a próxima seção.

Pressão do ar 800 psi

Observe o grande número de rebites muito grandes necessários para manter o tanque de armazenamento de ar unido, em comparação com as locomotivas a vapor que funcionavam a uma pressão muito mais baixa. Você pode estar se perguntando por que o reservatório de pressão de trabalho tem a forma de um cilindro longo e fino em vez de um tanque mais compacto. Suspeito que a resposta seja que o cilindro longo poderia ser convenientemente feito de um tubo de aço padrão, enquanto um tanque atarracado sofreria tensões de arco muito maiores e precisaria ser fabricado com rebitagem pesada, como o tanque de armazenamento principal. O cilindro longo também teria uma área de superfície maior para absorver o calor do ambiente, o que seria útil depois que o ar fosse resfriado, expandindo-se até a pressão de trabalho.

Esta locomotiva data de 1910. Foi usada em uma das minas de carvão em Canmore, Alberta, e está em exibição em um museu em Sandon, British Columbia, Canadá, que gentilmente forneceu a foto e alguns dos fatos. Veja: www.sandonbc.ca

Um catálogo de Porter fala sobre reaquecimento: ". Mas há casos em que é sábio e econômico reaquecer o ar antes que ele entre no reservatório auxiliar em seu caminho para os cilindros. A eficiência adicional obtida por esse reaquecimento varia de 35 a 50 por cento . "de" Light Locomotives "por HK Porter, 1900

Esquerda: locomotiva de superfície Porter, data desconhecida

Este loco Porter foi projetado para trabalhar na superfície, como demonstrado por sua grande cabine. "US Navy" está escrito ao lado. Esta imagem é bastante intrigante. Faria sentido usar uma locomotiva de ar comprimido em um arsenal da Marinha, por razões de segurança, mas o guindaste na extrema esquerda parece ser movido a vapor, com uma chaminé saindo de seu telhado.

Esquerda: Outra locomotiva Porter preservada.

Este loco Porter está no parque infantil "Storybook Island" em Rapid City, South Dakota. Parece muito semelhante ao Porter mostrado acima, mas não há sinais de encanamento de expansão dupla. Mais uma vez, existem muitos rebites muito grandes.

Parece que faltam alguns acessórios, o que realmente não é um bom trabalho de pintura.

Imagem cortesia de Duane Overholser de Sheridan, OR
Esquerda: Locomotiva Porter preservada: 1928

Este exemplo preservado de um projeto posterior de Porter foi adquirido em 1928 e permaneceu em serviço até 1961, na Mina Homestake No. 1A. A pressão de armazenamento era de 1000 psi, transportando 137 pés cúbicos de ar. Ele pesa 27.000 libras, tem 23 pés de comprimento, 6 pés e 10 polegadas de altura, 5 pés e 3 polegadas de largura e está à vista na mina Homestake em Dakota do Sul.

Pressão do ar 1000 psi

O motor Homestake tem dois cilindros de armazenamento lado a lado, porque isso reduz as tensões do arco no metal e é, portanto, mais econômico de fazer. O difusor de saída de um reaquecedor pode ser visto na frente, com uma cobertura sobre ele, o reaquecedor parece estar montado entre e abaixo dos dois cilindros de armazenamento. Mais uma vez, isso parece usar uma expansão dupla, em vez de tripla, do ar. É um tanto quanto misterioso porque os dois cilindros tandem visíveis no canto inferior direito são do mesmo diâmetro, possivelmente este é o lado de baixa pressão, e os cilindros tandem foram usados ​​para aumentar a área total do pistão sem exceder os limites apertados na folga lateral.

Esquerda: locomotiva Porter para H C Frick

Este projeto Porter é semelhante ao motor Homestake mostrado acima, com tanques duplos. Mais uma vez, há dois cilindros tandem do mesmo diâmetro no canto inferior direito.

Esta parece ser uma locomotiva Classe B-PP-O, consulte a próxima seção.

A buzina de saída do reaquecedor pode ser vista na frente, entre as duas extremidades do tanque.

H C Frick também comprou locomotivas de ar comprimido da Baldwin. (Veja abaixo)

Esquerda: Locomotiva de três tanques Porter: 1915

Este projeto robusto de três tanques 0-4-0 Porter foi construído para o New Orleans Sewerage & Water Board em 1915 e está preservado, mas sua localização atual é desconhecida.

Observe o grande chifre de escape ejetor vertical do reaquecedor enfiado entre os dois tanques inferiores.

O que está montado no tanque superior são os restos de um funil de areia para ajudar na adesão. Há outro visível bem em frente à cabine.

Esquerda: Locomotiva de três tanques Porter: 1915

Esta fotografia mostra a mesma locomotiva, mas em um local diferente. Observe que o tanque mais próximo é mais curto para dar algum espaço na cabine. Suspeito que o pequeno cilindro aninhado entre os tanques é o reservatório auxiliar para ar na pressão de trabalho (ao invés de armazenamento).

Receio ter perdido o nome da pessoa que me enviou estas duas últimas fotos. Por favor, dê-se a conhecer se quiser atribuição.

DO LIVRO PORTER: 1914

Em 1914, a H K Porter Company publicou a segunda edição de seu livro: Modern Compressed Air Locomotives. Isso dá uma visão detalhada da tecnologia e economia do ar comprimido. As ilustrações nesta seção foram tiradas desse livro. O livro trata do funcionamento composto (duas expansões), mas não da expansão tripla.

Esquerda: Locomotiva aérea Porter Classe B-P-O: 1914

Este motor composto poderia ser obtido em quatro variações, chamadas PEBLOW, PEBMUX, PEBNAZ e PEBREC, que são palavras de código telegráfico. Cada versão pode ser equipada com uma variedade de reservatórios de ar de diferentes capacidades. A pressão de carga para cada versão foi de 700 a 1200 psi. Também é mencionado um reservatório auxiliar com carga de 250 psi que foi colocado entre a válvula redutora e o acelerador, para estabilizar o fluxo de ar. Não é visível nesta imagem.

O reaquecedor pode ser visto na lateral do tanque de ar, com sua buzina ejetor apontando para cima no canto superior esquerdo.

Esquerda: Locomotiva aérea Porter Classe B-PP-O: 1914

Esta locomotiva composta estava disponível em quatro tamanhos, denominados PECRAB, PECSEC, PECTED e PECVOF. Todos trabalharam em pressões de reservatório de 700 a 1200 psi. Não é muito claro deste ângulo, mas existem dois reservatórios lado a lado.

Observe os dois cilindros tandem no canto inferior direito, este deve ser o lado de baixa pressão. Um único cilindro com a mesma área do pistão provavelmente aumentaria indevidamente a largura total.

Esquerda: Locomotiva aérea Porter Classe C-PP: 1914

Esta é uma versão de seis rodas da locomotiva acima. Mais uma vez, não é óbvio, mas existem dois reservatórios principais lado a lado. A pressão de carga era de 700 a 1200 psi, com o reservatório auxiliar trabalhando a 250 psi.

Esquerda: Locomotiva aérea Porter Classe B-PPP e B-PP: 1914

Este é claramente o tipo de locomotiva mostrado na seção anterior, construída para o New Orleans Sewerage & Water Board em 1915. Como não é um motor de mina, a largura total é menos crítica, portanto, um único cilindro grande pode ser usado no baixo - lado da pressão.

O chifre ejetor grande pode ser visto apontando para cima entre os dois reservatórios inferiores. O tubo entre os reservatórios principais superior e inferior pode ser o reservatório auxiliar, embora isso seja duvidoso devido ao seu tamanho modesto. Mais uma vez, a pressão de carga foi de 700 a 1200 psi, com o reservatório auxiliar trabalhando a 250 psi.

Esquerda: Locomotiva aérea Porter Classe B-P-T: 1914

As limitações de altura e largura significavam que apenas uma quantidade limitada de ar poderia ser armazenada em uma locomotiva de comprimento prático. Para o trabalho de longo curso (relativamente), a resposta foi uma proposta carregando um segundo reservatório de ar. Isso também distribuiu o peso por quatro eixos em vez de dois.

Essa ideia já havia sido usada com algumas das locomotivas St Gotthard em 1875.

Esquerda: Locomotiva aérea Porter Classe B-PP-T: 1914

Este motor de mina tinha cilindros internos combinados com o formato da proposta e poderia atender a severas restrições de largura.

Esquerda: Locomotiva aérea Porter Classe C-5Ps-O: 1914

Parece haver quatro cilindros de ar, dois no topo e dois embaixo. O tubo reaquecedor e seu chifre ejetor estão neste lado e a conexão entre os dois cilindros inferiores é apenas visível atrás dele.

A pressão de trabalho desta locomotiva era de 1700 a 2200 psi. Os cilindros são forjados em aço sólido, em vez de construídos com rebites, o que os torna mais fortes e confiáveis. Eles também têm um diâmetro menor para reduzir a tensão do arco no metal.

A disponibilidade de cilindros de ar seguros trabalhando em altas pressões leva ao seu uso em outras locomotivas, como a Hardie, as locomotivas Simplon e locomotivas de ar modernas.

OUTRA LOCOMOTIVA DE AR ​​COMPRIMIDO HARDIE: 1897

Parece que Hardie está trabalhando novamente, cerca de vinte anos depois, com um projeto mais avançado de locomotiva. O objetivo era rodar na Elevated Manhattan Railway, em Nova York, onde a presença de fumaça e sujeira teria sido uma grande vantagem.

Esquerda: A locomotiva Hardie de 1897

O que parece uma caldeira é apenas uma tampa para uma bateria de cilindros de ar comprimido.

Um tanque de água quente a carvão foi usado para pré-aquecer o ar armazenado antes do uso. A chaminé pode ser vista no lado esquerdo da cabina.

A placa ao lado diz "Rector St"

Pressão do ar 2.000 psi

Esquerda: A locomotiva parcialmente montada.

Mostrando como os cilindros de ar comprimido são agrupados.

Parece terrivelmente pesado na frente. Parece improvável que o peso da cabana de madeira contribuísse muito para equilibrar o peso de todos aqueles cilindros de aço pendurados no eixo dianteiro. Essa construção é uma espécie de quebra-cabeça.

De "Railway and Locomotive Engineering" Volume 10, No 5, May 1897

Existem alguns pontos interessantes no texto à esquerda. Em primeiro lugar, uma carga completa de ar pesava mais de 2.500 libras, ou 1,1 toneladas. O ar é algo surpreendentemente pesado.

Em segundo lugar, observe a alegação de que a água evaporada no aquecedor de ar representava metade do volume da mistura ar / vapor, portanto, isso conta como um sistema aero-vapor.

Esquerda: vista lateral da locomotiva

Mais uma vez, foi necessário carregar uma pequena fogueira de carvão para aquecer o ar antes de ir para os cilindros. Isso deve ter prejudicado um pouco todo o esforço para acabar com a fumaça e as cinzas. A chaminé pode ser vista na parte frontal do teto da cabine.

Na placa lateral está escrito "Rector St".

Do Street Railway Journal, maio de 1897:

Do Street Railway Journal, maio de 1897:

"A gravura que acompanha (refere-se à vista lateral logo acima) mostra uma nova locomotiva de ar comprimido recentemente construída pela American Air Power Company para a Manhattan Elevated Railroad Company de Nova York. A locomotiva será colocada em operação dentro de alguns dias a divisão da Sexta Avenida dessa empresa e operará entre a Rua Cinquenta e Oitava e a Rua Rector. As rodas têm 42 polegadas de diâmetro, as dimensões do cilindro são 13 polegadas de diâmetro por 20 polegadas de curso e o reservatório de armazenamento tem uma capacidade de 175 pés cúbicos. Estima-se que isso permitirá que a locomotiva faça a viagem de ida e volta entre a Rua Rector e a Rua 58 com reserva de 20 por cento. O reservatório é composto de tubos Mannesmann com diâmetro de 9 ins . e tendo vários comprimentos, de 14 pés a 20 pés 6 polegadas. A espessura do tubo é de 9 polegadas. Os tubos são laminados a partir de lingotes sólidos de acordo com o processo Mannesmann regular. "

"O ar é armazenado no reservatório a 2.000 libras de pressão. É usado no cilindro a 200 libras. Pressão com corte em 10% do curso. Em 5 tempos. Ix passando do reservatório para o cilindro atravessa o normal reaquecedor de água quente e entra no cilindro a uma temperatura de 200 a 300 graus. A água é mantida aquecida por um pequeno fogo de carvão. Mas pouco combustível é necessário para mantê-lo, como será apreciado quando for declarado que apenas um batedor comum de carvão é transportado pelo motor. Uma característica nova do motor, como será visto, é a localização do cilindro. Ele fica diretamente sob a cabine, dando um curto avanço para o ar aquecido. O mecanismo de válvula é extremamente simples e pode ser visto na gravura sob a cabine. É operado pela roda que pode ser vista através da janela da cabine. O peso de toda a locomotiva equipada é de 47.000 libras. A estação de energia estará localizada na 100 Greenwich Street. "

Esquerda: Outra vista lateral da locomotiva

É montado em uma travessa, que movimenta os veículos lateralmente para que possam ser transferidos de uma via para outra no mínimo espaço.

Essa placa lateral foi movida, mas ainda lê "Rector St".

A LOCOMOTIVA DE AR ​​COMPRIMIDO DE DICKSON: 1899

Acima: Esta locomotiva 0-6-0 foi construída para mineração de carvão pela Dickson Locomotive works em Scranton, Pa, EUA. A foto data de 1899.

Pressão de Armazenamento 600 psi Pressão no trabalho 150 psi Capacidade do tanque 170 pés cúbicos Peso 16 toneladas

A diferença entre a pressão de armazenamento e de trabalho indica que uma válvula redutora foi usada entre o tanque e os cilindros do motor. Observe que 600 psi é uma pressão muito mais alta do que normalmente usada em caldeiras a vapor, que raramente excede 250 psi. É por isso que o tanque mostrado acima é cravejado de rebites muito grandes, em comparação com uma caldeira a vapor. Isso é característico das locomotivas aéreas.

LOCOMOTIVAS DE AR ​​COMPRIMIDO BALDWIN

A Baldwin é muito conhecida como fabricante de locomotivas a vapor, mas também fabricava locomotivas aéreas. Em 1897, uma locomotiva composta 0-4-0 foi projetada pelo engenheiro-chefe da Baldwin, S M Vauclain, para a Philadelphia & Reading Coal & Iron Company para uso em sua mina de carvão Alaska. (Parece que foi na Pensilvânia, e não no norte gelado). Foi bem-sucedido e mais três foram encomendados.

Os designs da Baldwin parecem bastante básicos em comparação com o engenhoso sistema de reaquecimento usado por Porter. Até onde vai o conhecimento atual, Baldwin nunca tentou nada parecido com isso, provavelmente porque a ideia estava ligada às patentes de Hodge. (Veja os motores Porter acima)

Esquerda: Locomotiva de ar comprimido Baldwin para a P & RCI

Esta é uma das locomotivas da Philadelphia & Reading Coal & Iron Company, a julgar pelas letras no tanque.

Isso se parece com um motor composto, com o cilindro LP maior acima do cilindro HP menor, seus pistões movendo-se juntos. Parece que o conjunto da válvula está acima do botijão.

Observe as aletas no conjunto do cilindro, destinadas a absorver o calor do ambiente e reduzir o resfriamento do ar quando este se expande.

Esquerda: Locomotiva de ar comprimido Baldwin para a P & RCI

Acredita-se que esta seja uma das locomotivas subterrâneas da Philadelphia & Reading Coal & Iron Company. Observe os pesos de equilíbrio de duas seções distintos embutidos nas rodas.

Esta máquina parece estar em um estado lamentável, com o conjunto da válvula acima dos cilindros faltando.

Esquerda: Loco de ar comprimido Baldwin

Uma locomotiva de ar comprimido construída para a Ashland Coal & Iron Railway co. pela locomotiva Baldwin Works da Filadélfia, data desconhecida.

Existem três tanques de armazenamento. Apenas dois são visíveis, um terceiro tanque menor é montado entre as estruturas. Um dos dois tanques superiores é mais curto do que o outro, para abrir espaço para a cabine muito apertada. As extremidades dos tanques parecem ser côncavas para dentro para melhor resistir à pressão interna.

O ar foi armazenado a 600 psi e foi usado a 100 psi. O motor exigia uma folga vertical de 5 pés e 6 pés de largura. Seriam curvas de raio de 30 pés. Parece haver apenas um cilindro visível, então este parece ser um design de expansão simples.

Esquerda: Loco de ar comprimido Baldwin

Locomotiva de ar comprimido construída para a H. C. Frick Coke Co. por Baldwin, data desconhecida.

A número 41 era uma locomotiva de bitola 40 ". Acredita-se que seja um composto com cilindros de 3,75" e 6 "de diâmetro de curso de 10", com rodas motrizes de 24 ". O tanque próximo à câmera é mais curto para permitir espaço para uma cabine, e carrega um gongo de aviso.

O número de obras da Baldwin era 17857 06-00. Pressões de armazenamento e uso de ar desconhecidas.

Esquerda: Loco de ar comprimido Baldwin com aquecedor: 1899

Este diagrama ilustra a aplicação de um aquecedor de ar patenteado por Vauclain.

O ar era armazenado em vários cilindros de pequeno diâmetro, em vez de em grandes tanques, como na locomotiva Hardie acima.

Do American Engineer and Railroad Journal, fevereiro de 1899, p58

Não fiz os cálculos, mas teria pensado que o uso de vários cilindros de pequeno diâmetro (aparentemente 24 deles) em vez de um ou dois tanques grandes era um uso ineficiente de metal.Uma válvula redutora na frente dos cilindros admite o ar no cilindro grande logo acima do chassi, que é um reservatório de ar cercado por um tambor cilíndrico de água quente. Parte da água foi borrifada no reservatório de ar central para melhorar o aquecimento e ajudar a lubrificar os cilindros para que funcionasse. Imagino que o tambor de água quente deve ter sido pressurizado por ar a montante da válvula redutora. A água quente era fornecida por uma fonte externa, e isso parece uma desvantagem séria, pois presumivelmente precisaria ser trocada com frequência, e provavelmente com muito mais frequência do que os tanques de ar precisam ser recarregados.

Observe o cano de escape direcionado para cima da chaminé.

AS LOCOMOTIVAS DE TÚNEL SIMPLON

O Túnel Simplon liga a Suíça e a Itália, passando por baixo dos Alpes. A construção começou em 1898 e o túnel foi inaugurado em 1906. Algumas locomotivas de ar comprimido sofisticadas foram construídas para a construção do túnel pela Swiss Locomotive Works em Winterthur.

Esquerda: locomotiva Simplon: 1902

Aqui, um grande número de tubos de pequeno diâmetro foi usado para armazenamento de ar, sugerindo que a pressão usada era alta. Eles não temiam altas pressões em Winterthur.

O cilindro vertical à esquerda é o tanque de reaquecimento do ar. No artigo abaixo, afirma-se que o tanque foi enchido com água superaquecida, ou seja, água que se transformaria em vapor se não estivesse sob pressão. Isso aumentou a capacidade de armazenamento térmico da água, seria interessante saber qual a pressão da água utilizada.

Esquerda: locomotiva Simplon: cerca de 1900

Isto é de um artigo na Compressed Air Magazine em 1902. A primeira parte do artigo é de pouco interesse, então acabei de reproduzir o material técnico aqui.

Observe que a pressão de trabalho foi de 147 a 220 psi, enquanto a pressão de armazenamento foi de 1028 a 1175 psi, que é cerca de metade da locomotiva Hardie descrita acima, que usava 2.000 psi.

Observe também que esta locomotiva era incomum por ter um único cilindro engrenado no eixo traseiro. Eu teria pensado que isso causaria problemas centrais, mas nenhuma menção sobre isso foi encontrada até agora.

Da Compressed Air Magazine de julho de 1902, Vol 7 No 5, p1906

Esquerda: locomotiva Simplon: 1902

Esta é a única fotografia de uma locomotiva Simplon encontrada até agora. Infelizmente, é de má qualidade e a imagem ficou deformada em algum ponto.

Da Compressed Air Magazine de julho de 1902, Vol 7 No 5, p1906

Esquerda: locomotiva Simplon: 1902

Elevação lateral da locomotiva. Os cilindros de armazenamento inferiores são mais curtos para permitir espaço para o motor.

Da Compressed Air Magazine de julho de 1902, Vol 7 No 5, p1906

Esquerda: locomotiva Simplon: 1902

Plano da locomotiva. O motor e sua engrenagem podem ser vistos na metade inferior do desenho, à esquerda do centro.

Da Compressed Air Magazine de julho de 1902, Vol 7 No 5, p1906

Esquerda: locomotiva Simplon: 1902

Topo: elevação final mostrando a ligação dos cilindros de armazenamento.

Parte inferior: seção transversal através da locomotiva mostrando o cilindro do motor

Da Compressed Air Magazine de julho de 1902, Vol 7 No 5, p1906

O material da Compressed Air Magazine foi gentilmente cedido por Mark Lundquist.

LOCOMOTIVAS DE AR ​​COMPRIMIDO RIX: 1902

Esquerda: locomotiva aérea Rix: 1902

Esta locomotiva notável é movida por dois motores de pistão quadrado, um de cada lado da estrutura, acoplados e acionando um eixo horizontal por meio de engrenagens de dentes retos. Isso presumivelmente aciona o eixo traseiro, embora não seja visível como isso é feito. Esta é claramente uma locomotiva muito pequena, a julgar pelo tamanho do assento à esquerda, e não há espaço para cilindros e pistões convencionais.

Parece uma máquina perigosa de operar. Essa engrenagem desprotegida é o suficiente para preocupar qualquer homem.

Os motores são claramente motores Dake de pistão quadrado, identificados pelos canais de vapor em forma de V no lado externo da carcaça. Parece haver três pequenas torneiras de drenagem na parte inferior do motor mais próximo.

Tenho o prazer de informar que a empresa Rix ainda existe: rixindustries.com.

Da Compressed Air Magazine, janeiro de 1902 (No 11 Vol 6).
Ainda não consegui ler o texto deste artigo. Alguém pode ajudar?

LOCOMOTIVAS DE AR ​​COMPRIMIDO NO TÚNEL DE LOTSCHBERG: 1907-1913

O Túnel de L tschberg é um túnel ferroviário de 14 km de comprimento na Linha de L tschberg, conectando Spiez e Brig no extremo norte do Túnel de Simplon, na Suíça. As obras começaram em 1907 e terminaram em 1913. A sua construção foi marcada por vários acidentes graves, na pior das hipóteses, a 24 de julho de 1908, o túnel rompeu num vale inundado muito mais profundo do que o previsto e matou 25 dos 26 mineiros. Isso é conhecido como o desastre do túnel de Lotschberg.

Esquerda: Locomotiva de ar comprimido de tamanho médio em L tschberg: 1907

Esta fotografia de um trem de celebração foi tirada em março de 1911, quando o túnel foi furado.

Cinco locomotivas de ar comprimido foram usadas no túnel e, a princípio, parecia provável que fossem as mesmas máquinas que haviam sido usadas no túnel Simplon, que foi inaugurado em 1906. No entanto, os cilindros de armazenamento são claramente bem diferentes. Confirmando isso, o engenheiro de 8 de dezembro de 1911 diz que as locomotivas L tschberg foram feitas por Thebault, de Marly, França, e não em Winterthur como as locomotivas Simplon.

De: Railway Wonders of the World - Volume 1 - Página 109 de Frederick A Talbot

Dois grandes motores com oito rodas acopladas e sete cilindros de armazenamento de 7,5 metros cúbicos de capacidade total foram empregados para trabalhar fora do túnel. O próximo tamanho menor, do qual havia novamente dois, foi usado para as seções de alvenaria dentro do túnel, veja a foto acima. A quinta e menor locomotiva foi usada para as seções revestidas do cabeçalho de avanço, tinha quatro rodas acopladas e uma capacidade de armazenamento de 3 metros cúbicos. A pressão de trabalho das locomotivas era de 120 bar. (1740 psi)

O ar comprimido para as locomotivas era fornecido por compressores da Meyer, de Mulheim. Havia dois, cada um do tipo duplex de dois cilindros com 400 cavalos de potência. Os reservatórios principais de ar da locomotiva eram abastecidos com 0,3 metros cúbicos de ar por segundo a 120 bar. Os compressores eram movidos por motores elétricos, por sua vez movidos por hidroeletricidade gerada remotamente por rodas Pelton.

Esquerda: Recarregando uma locomotiva de ar comprimido em Kandersteg: 1907

Lamentavelmente, esta fotografia é de má qualidade. É possível distinguir os acumuladores empilhados horizontalmente e suas tubulações de conexão e a lamparina a óleo na frente. A cabine provavelmente está na outra extremidade, onde o homem está parado, aparentemente com um pé na plataforma.

De: Railway Wonders of the World - Volume 1 - Página 109 de Frederick A Talbot

LOCOMOTIVAS DE AR ​​COMPRIMIDO DOS EUA NO TÚNEL ROVE: 1916

Esquerda: Locomotiva de ar comprimido americana: 1916

Esta ilustração dramática mostra uma locomotiva de ar comprimido com quatro tanques em um dos portais do Túnel Rove, um túnel de 7,2 quilômetros construído entre 1911 e 1916 na França para permitir que o Canal de Marseille au Rh ne chegue ao porto de Marselha. É o túnel de canal mais longo do mundo.

Nenhuma informação sobre a locomotiva foi desenterrada até agora, mas eu suspeito que a buzina de escape proeminente (na frente da locomotiva) a marca como um projeto de Porter. É difícil ter certeza pela ilustração, mas é possível que na verdade houvesse quatro tanques superiores, totalizando seis. Os tanques superiores parecem ser mais longos do que os inferiores, estendendo-se sobre as cabeças do piloto e de seu companheiro.
Esta parece ser uma locomotiva muito grande em comparação com outros designs nesta página.

Em 1926, depois de vinte anos de trabalho e da Primeira Guerra Mundial, o túnel Rove foi finalmente aberto para uso, sobrevivendo apenas quarenta anos (um tempo muito curto para um túnel de canal) antes de sofrer um colapso e ser abandonado ao tráfego em 1963.

A Wikipedia francesa tem mais detalhes sobre o Tunnel du Rove, mas, naturalmente, o texto está em francês.

O artista pode ter se deixado levar aqui - se as locomotivas funcionam com ar comprimido, por que o vapor está saindo do túnel?

Scientific American, 25 de novembro de 1916

LOCOMOTIVA DE AR ​​COMPRIMIDO DA HUDSON COAL COMPANY: 193?

Esquerda: Hudson Coal Company Locomotiva de ar comprimido: 193?

Nada se sabe sobre esta máquina, exceto onde ela foi usada.

Parece muito com um modelo único improvisado, construído com vários cilindros longos para segurar o ar.

No auge, a Hudson Coal Company empregou dez mil homens em suas quatorze minas de antracito na Pensilvânia. Em 1940, ele instalou 650 milhas de trilhos subterrâneos nos quais operava 275 locomotivas elétricas e também mantinha 1.100 mulas em estábulos subterrâneos para puxar caminhões de carvão quando necessário, presumivelmente todas as locomotivas de ar comprimido haviam sido descartadas até essa data. Ao mesmo tempo, o Hudson era uma subsidiária da Delaware and Hudson Railroad Company.

O RAILCAR DE AR ​​COMPRIMIDO BOYETTE: 1934

Esta máquina bizarra foi uma tentativa de movimento perpétuo, em vez de uma locomotiva de ar comprimido prática.

Esquerda: Vagão de ar comprimido Boyette: 1934

A propulsão básica desse pedaço de excentricidade era por meio de grandes tanques de ar comprimido. Isso não teria levado muito longe, e certamente não de costa a costa dos Estados Unidos.

No entanto, a frase "pulsão perpétua" no título explica tudo. O ar armazenado usado pelo motor pneumático é reabastecido por um compressor de ar acionado por rodas. Espero não precisar explicar que esta é uma tentativa grosseira de movimento perpétuo sem a menor possibilidade de funcionar. Não parece ter sido uma tentativa de frenagem regenerativa.

Mas o inventor não parou por aí. Oh não. Existe um segundo sistema de movimento perpétuo no qual um gerador elétrico movido a rodas carregava um banco de baterias (4800 libras delas) que acionam um motor elétrico que aciona outro compressor para manter os tanques de ar cheios. É claro que isso é ainda mais louco do que o primeiro sistema por causa das perdas extras no gerador, nas baterias e no motor elétrico.

Da Modern Mechanix, fevereiro de 1934
Esquerda: os detalhes incriminadores

O principal interesse nesta história é especular como o Sr. W E Boyette conseguiu se convencer de que funcionaria, por tempo suficiente para financiar e construir este monstro. O autor do artigo não se deixou enganar - ele encara isso como "contrário a todos os princípios da engenharia" e eu não poderia estar mais de acordo.

Um detalhe: logo abaixo da perna levantada do homem está o que parece uma ligação de direção convencional para as rodas dianteiras. Era para viajar fora dos trilhos de alguma forma?

Observe a estimativa extraordinariamente otimista dos custos de funcionamento no final do texto.

Ele não pensou direito, não é? (com desculpas a Al Murray)

Da Modern Mechanix, fevereiro de 1934
Esquerda: Vagão de ar comprimido Boyette: 1934

Outra visão da monstruosidade Boyette, desta vez da Popular Science, que afirmou que estava prestes a passar por um teste entre Atlanta e Jacksonville, Flórida.

Nesta foto, o que parece ser um compressor V-twin (ou motor a ar?) Pode ser visto sob o capô.

Da Popular Science, fevereiro de 1934

LOCOMOTIVAS ALEMÃES DE AR ​​COMPRIMIDO EM 1951

Esquerda: Acredita-se que seja uma locomotiva de mina alemã: 1951?

As locomotivas pneumáticas costumavam usar vários cilindros para armazenamento de ar, em vez de um grande tanque. Ele reduz as tensões no metal e, portanto, é mais econômico de fazer. Observe os tamanhos desiguais dos cilindros usados ​​aqui.

Esta locomotiva foi retratada em um livro publicado em 1951, mas parece primitiva em comparação com o modelo de 1955 abaixo.

Da mineração de carvão por I C F Statham, professor de mineração da Universidade de Sheffield. Publicado em 1951 pela English Universities Press

De acordo com o Prof Statham, as locomotivas aéreas não eram usadas nas minas britânicas. (Presumivelmente, ele se referia a 1951, pois certamente foram usados ​​na Grã-Bretanha antes de 1900) No entanto, foram amplamente usados ​​no campo de carvão do Ruhr na Alemanha, o número em uso aumentou de 617 para 1223 de 1919 a 1940. Ar comprimido foi produzido em a superfície por compressores de múltiplos estágios e enviados para o subsolo por meio de tubos de 1,125 a 2 polegadas de diâmetro. A pressão usada foi de 1800 a 3000 psi. O alcance das locomotivas usadas foi de 2,5 a 6 milhas, estações de carregamento foram definidas em intervalos ao longo das estradas da mina. Foram utilizados de um a nove cilindros de armazenamento e o tempo de carregamento foi de 1 a 2 minutos. Os motores menores pesavam 6 toneladas e desenvolviam 14 HP, enquanto os maiores pesavam 10 toneladas e forneciam cerca de 40 HP. A velocidade normal era de 6 - 7 MPH, e o esforço de tração variou de 990 a 23360 libras ao iniciar e 530 a 1700 libras ao correr em velocidade normal.

O professor Statham não ficou impressionado com as locomotivas aéreas. Afirma que são ineficazes (indiscutíveis, devido à perda de calor ao comprimir o ar) e ruidosos. (Embora certamente algum tipo de silenciador pudesse ser usado? Os silenciadores de automóveis parecem fazer um bom trabalho sem causar pressão excessiva). Ele também afirma que os custos de capital e de operação eram altos. Os custos de capital podem ter sido altos, já que essas locomotivas eram feitas em números relativamente pequenos, com pouca economia de escala. Quanto aos custos de funcionamento, talvez ele estivesse pensando na ineficiência, já que não parece haver razão para que muita manutenção seja necessária. Certamente, muito menos do que para motores a vapor.

A LOCOMOTIVA DE AR ​​COMPRIMIDO JUNG: 1955

Esquerda: Uma locomotiva pneumática um pouco mais moderna, a Jung PZ 20 Pre luft-Grubenlok, ou "locomotiva de ar comprimido", construída em 1955.

Esta locomotiva pneumática também usa vários cilindros de ar, mas desta vez são todos do mesmo tamanho.

Pressão 2900 psi Poder 20 HP Peso 5,6 toneladas

Pressão do ar 2.000 psi

Observe que a pressão de armazenamento aumentou cinco vezes em comparação com a locomotiva Dickson acima.

NA COMPRESSÃO DO AR

É um fato triste da vida que todo o calor gerado durante a compressão do ar seja perdido e não possa ser recuperado. A energia necessária pode, no entanto, ser reduzida fazendo a compressão em duas ou mais etapas, com resfriamento do ar entre as etapas. De acordo com o livro de Porter, (1914) a compressão multiestágios entrou em uso geral por volta de 1890, e os compressores para carregar locomotivas usavam três ou quatro estágios com refrigeração interna. Isso foi dito para reduzir as perdas de calor de 96% para 17%, assumindo compressão isotérmica.

Veículos de ar comprimido em geral: aircaraccess.com
Material histórico interessante, mas algumas referências preocupantes ao que parece ser um movimento perpétuo.

Para referências francesas, Google on "locomotive air comprim ". Por exemplo: tramways_mecaniques


O mito do carro de ar comprimido limpo continua

Na última década, as empresas afirmaram continuamente que demorariam alguns anos para lançar no mercado carros movidos a ar. No topo do grupo está a empresa francesa Motor Development International (MDI), que fez parceria com a gigante indiana Tata Motors em 2008. Seu diretor, Guy N & egravegre, no entanto, tem uma reputação arruinada, tendo afirmado ter projetado um motor de F1 para um piloto que nunca realmente correu.

Recentemente, o projeto de um motor a ar aparentemente mais confiável surgiu de uma dupla de professores de engenharia mecânica na Índia. Os dois planejam reformar as scooters da Índia com um motor de compressão de ar com cerca de três quartos de pé de diâmetro. No esquema do motor, um tanque de ar comprimido dispara para as câmaras de uma turbina cujo eixo está fora do centro de sua carcaça. As palhetas da turbina se estendem conforme giram, permitindo que as câmaras acomodem o volume de ar conforme ele se expande e contribui para o acionamento.

O motor pode funcionar com a pressão necessária para encher um pneu no posto de gasolina (cerca de 60 libras por polegada quadrada). Em comparação, o protótipo de carro aéreo da M.D.I. requer 4350 psi em seus tanques, o que exigiria estações para equipar novas bombas de ar de alta tecnologia e uma transição mais improvável em um país em desenvolvimento como a Índia.

Bharat Raj Singh e Onkar Singh passaram os últimos quatro anos desenvolvendo seu protótipo. Para se inspirar, eles olharam para fora das janelas do laboratório e descobriram que mais da metade dos veículos que lotam as ruas intermináveis ​​engarrafadas da Índia são de duas rodas. Singh diz que está no sopé de uma revolução no transporte na Índia. "Isso vai reduzir cerca de 50 a 60 por cento do CO2 ", diz ele, se seu plano de vender o motor para veículos de duas rodas em todo o mundo em desenvolvimento decolar. Mas, é claro, há problemas.

O design primeiro precisa superar uma série de obstáculos. Para começar, embora o motor possa funcionar na mesma velocidade de uma scooter movida a gasolina, seus tanques gêmeos, soldados nas laterais do quadro de uma motocicleta, só permitem atingir cerca de 18 milhas antes de precisarem de mais ar. Outro obstáculo: o motor gera 7 libra-pés de torque. "Pense em todos aqueles filmes do Mickey Mouse em que o pneu vai pssssh e o Pato Donald é empurrado para o outro lado da sala ", diz Lee Schipper, um cientista de projeto no programa de Estudos Metropolitanos Globais da Universidade da Califórnia e ndashBerkeley." Isso é como um cara explodindo um balão e mdashit certamente não vai me levar até as colinas de Berkeley. "

A título de comparação, a motocicleta Zero S Electric Motorcycle de US $ 10.000 na Califórnia produz 60 libra-pés de torque e já está à venda.

Além desses desafios de engenharia está a falácia de que os veículos aéreos realmente funcionam com o ar. As empresas que fabricam veículos aéreos geralmente deixam de considerar que a energia necessária para comprimir o ar em seus tanques vem da rede elétrica, diz Schipper. "Todos que consideram o armazenamento de ar comprimido para motores esquecem o custo do compressor e a usina necessária para operar o compressor", diz Schipper. "Um veículo de ar comprimido é um veículo elétrico que usa ar comprimido como armazenamento."

No ano passado, Schipper foi coautor de um estudo que mostra a ineficiência do ar comprimido: por volume, ele contém apenas 12% da energia das baterias de íon-lítio e 1% da gasolina. Pior: por mais limpo que pareça ambientalmente, o veículo aéreo não é tão limpo e mdash, mas as emissões vêm da usina de força em vez dos canos de escape.

Por causa de sua baixa quilometragem, os veículos aéreos devem retornar constantemente ao compressor de ar para extrair mais energia da rede. Em um país como a Índia, que funciona com carvão, isso significa mais emissões de carvão. Embora seu estudo se concentrasse no M.D.I. carro, Schipper descobriu que um veículo aéreo de tamanho equivalente, em última análise, libera mais do que o dobro do CO2 de um veículo a gasolina.

“Ele [Singh] está cerca de 50 anos atrasado”, diz Schipper. "As baterias o têm batido."


7 ideias sobre o & ldquo Project | Veículo Aéreo Comprimido (CAV) & rdquo

Os veículos de ar comprimido são a melhor maneira de usar o mecanismo do compressor de ar. Espero que ajude a recriar o veículo ambientalmente.

Quanto mais alta a classificação do galão, mais tempo você poderá operar sua ferramenta de ar antes que o tanque precise ser reabastecido.

Agora que temos a tendência de classificar a unidade em casa com a palavra vital, é hora de começar o método de seleção do dispositivo mecânico correto.Sua tarefa de escolher o dispositivo mecânico correto para seus desejos será muito mais fácil se você levar em consideração os pontos subsequentes.

Senhor, eu só queria ser orientado por você, por favor, entre em contato comigo @ 8339095124

Olá, senhor, também estou trabalhando ou no projeto CAV, por favor, entre em contato comigo, quero alguma orientação

este é um bom projeto e estou interessado em fazer ... por favor, me oriente para fazer isso & # 8230; obrigado

Você já andou no deserto ou em uma trilha em algum lugar e encontrou pássaros tentando mergulhar e bombardeá-lo? É bastante risível que um pequeno pássaro tivesse uma missão tão descarada, já que eles não agüentam uma mudança em uma luta real com um 150 Lb. ser humano.

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Armazenamento de energia elétrica

Trevor M. Letcher, em Managing Global Warming, 2019

11.4 Armazenamento de energia de ar comprimido

O CAES envolve a conversão de energia elétrica em ar comprimido de alta pressão que pode ser liberado posteriormente para acionar um gerador de turbina para produzir eletricidade. Isso o torna ideal para trabalhar com fontes de energia intermitentes, como energia solar fotovoltaica e eólica. Existem várias opções de armazenamento, mas a melhor opção é armazenar o ar comprimido em formações geográficas existentes, como minas de sal desativadas. As cavernas de sal geralmente não têm rachaduras e fissuras, pois qualquer entrada de água através das rachaduras dissolve o sal, que então se cristaliza e cria selos herméticos. CAES é a segunda maior forma de armazenamento de energia atualmente atrás do PHS. Uma vantagem do CAES sobre o PHS é que o CAES é mais barato de desenvolver.

A primeira planta CAES a ser construída foi em Huntorf, Alemanha, em 1978 e ainda está em operação. A planta consiste em duas cavernas de sal subterrâneas. O processo de enchimento leva 8 horas e, quando a eletricidade é necessária, o ar comprimido é liberado e aquecido pela combustão de gás natural para fazer o ar se expandir. Isso aciona uma turbina e pode produzir eletricidade a uma taxa de 290 MW por 2 h [27]. Há uma instalação CAES em McIntosh, Alabama, EUA, com uma capacidade total de armazenamento de 400 MW, e o Reino Unido está considerando investir em CAES [9].

Existem dois problemas principais associados ao CAES. A primeira é que, quando o ar é comprimido, ele se aquece. Infelizmente, quanto mais quente o ar, menor será a quantidade de ar que pode ser armazenada. O segundo problema é que ao liberar o ar comprimido, a pressão na caverna é lentamente reduzida e isso afeta a quantidade de eletricidade produzida pela turbina. O primeiro problema pode ser tratado de três maneiras: adiabaticamente, armazenando o calor e reaproveitando-o quando o ar é expandido para produzir energia de forma isotérmica, com o auxílio de trocadores de calor, e diabaticamente, dissipando o calor para a atmosfera. O segundo problema pode ser resolvido controlando a taxa na qual o ar é descarregado e, assim, criando um fornecimento constante de eletricidade. Outra solução que está sendo pesquisada por Seamus Garvey na Universidade de Nottingham é armazenar o ar em grandes bolsas de energia no fundo de lagos ou no mar. Dessa forma, a pressão do ar que sai das mangas permanece constante, sendo a pressão hidrostática [28]. Uma boa visão geral da tecnologia CAES pode ser encontrada nas referências em [29].


Compress Air Engine - História

Invenção dos primeiros controles de velocidade eficazes para a fundação de motores a vapor da Gardner Governor Co.

A perfuratriz movida a vapor de Simon Ingersoll é patenteada pela Ingersoll Rock Drill Company é formada

Rand & amp Waring Drill & amp Compressor Company formada.

Ingersoll Sergeant apresentou o primeiro compressor acionado por motor elétrico de conexão direta do mundo.

Gardner Denver formou a expansão global por meio de aquisições estratégicas para ampliar seu portfólio de produtos, incluindo CompAir, Nash e Robuschi. Listado na NYSE em 1994

Gardner Denver adquire a Oy Tamrotor AB, Tampere, Finlândia e a Champion Pneumatic, Princeton, Illinois, EUA

Década de 1960

Gardner Denver adquire a Apex Machine and Tool Company e a Martin Decker Corporation.

1950 e # 39

Gardner Denver faz várias aquisições, incluindo a Keller Tool Company e a CycloBlower Company.

Gardner Denver está listada na Bolsa de Valores de Nova York

Fusão da Ingersoll-Sergeant Drill Company e Rand Drill Company para formar a Ingersoll-Rand. A marca ARO adquiriu o Club Car adquirido para ampliar a família de marcas.

Lançou a linha de produtos centrífugos Centac.

A GHH Rand lançou o primeiro módulo de compressor industrial rotativo sem óleo de dois estágios.

Produziu o primeiro compressor de dutos movido a turbina a gás, reduzindo significativamente a manutenção.

Introduziu o lendário compressor Type-30 compacto e eficiente.

Apresentamos nosso primeiro compressor centrífugo livre de óleo de 100 psig.

Introduziu o compressor portátil Imperial X-Type disponível com acionamento elétrico ou a vapor.

Gardner Denver se estabeleceu como um fornecedor global de tecnologia de ar comprimido e vácuo.

Gardner Denver comemora 150 anos de inovações industriais.

Gardner Denver adquire CompAir

Gardner Denver adquire Syltone / Emco Wheaton, bem como Nash Elmo

Gardner Denver estabeleceu uma presença na Inglaterra ao adquirir a empresa de compressores Hamworthy Belliss & amp Morcom

Gardner Denver adquire a 1996 Lamson Corp., Syracuse, Nova York, EUA

Década de aquisições estratégicas para expandir as ofertas. Comemorou 100 anos na NYSE como a 16ª empresa mais antiga e a 12ª empresa continuamente listada mais antiga.

Primeiro fabricante com certificação Classe 0 para compressores rotativos e centrífugos isentos de óleo.

Apresentou o Nirvana, o primeiro compressor de parafuso rotativo de velocidade verdadeiramente variável.

Adquirida pela empresa de private equity KKR & amp Co. Retorna à NYSE em 2017 como empresa pública mais uma vez.

Gardner Denver adquire a Runtech Systems

Gardner Denver anuncia o preço de sua oferta pública inicial

Gardner Denver vai adquirir compressores LeROI

A empresa multinacional de capital privado dos EUA KKR and Co. adquire a Gardner Denver, Inc.

Gardner Denver anuncia acordo para adquirir a Robuschi

Aquisição de Sistemas de Fluxo de Precisão

Adquiriu a divisão de compressão centrífuga da Cameron.

Em 30 de abril de 2019, Gardner Denver anunciou que concordou em se combinar com o Segmento Industrial da Ingersoll Rand para criar um líder global em criação de fluxo de missão crítica e tecnologias industriais. Essa combinação reúne duas empresas altamente complementares com uma história combinada de mais de 300 anos e um compromisso compartilhado com a excelência operacional, inovação e qualidade.

2020 Gardner Denver e Ingersoll Rand se fundem formando uma nova e maior Ingersoll Rand


Compress Air Engine - História


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The Air Engine
Conforme visto no Headline News, janeiro de 1998



Imagens de vídeo de motores aéreos reais construídos e em uso hoje!

Fomos informados de que uma empresa na Europa está percorrendo cerca de 124 milhas com um tanque cheio de ar? Também vimos no noticiário mundial de uma empresa na Europa que reivindica o movimento perpétuo! Não tenho certeza se é a mesma empresa ou não.

FUNCIONA NO AR! NÃO PRECISA DE GÁS!

PERCEBER! Os planos indicam que você deveria comprar as válvulas solenóides especiais de 12 volts DC que se conectam aos orifícios das velas de ignição - muito importante! Os planos também indicam onde você pode comprar motores a ar potentes de alta potência já fabricados!

O tanque de gasolina é removido e jogado fora! O carburador não é necessário. O motor é facilmente convertido para funcionar com ar comprimido usando mangueiras de ar e interruptores solenóides, que se encaixam diretamente nos orifícios das velas de ignição. Cada pistão é então cronometrado usando o sistema de cronometragem existente do motor, usando 8 pequenos solenóides elétricos de ligar / desligar. Este Air Engine é tão potente quanto um motor V-8 a gasolina, mas é muito melhor e tem uma decolagem mais potente. Qualquer motor ou motor que funciona com gasolina ou propano pode ser convertido para funcionar com ar comprimido e é altamente eficiente! O desenho da patente dos EUA acima é muito mais simples do que parece. Você não precisa adicionar todos os extras conforme mostrado. Qualquer tamanho de motor HP pode ser convertido. É melhor começar com um pequeno cortador de grama
motor. para pegar o jeito.


Um cliente constrói seu primeiro motor a ar!
Há cerca de 4 anos vendemos esse pacote aéreo para um fazendeiro aqui nos EUA, esse cara não perdeu tempo com isso. Ele rapidamente converteu seu trator e seu caminhão para funcionar com ar comprimido. Ele nos escreveu uma carta contando como estava feliz com seus novos brinquedos. Seus vizinhos ficaram tão entusiasmados que lhe pediram para converter seus veículos para funcionar no ar. Nosso pacote de patentes e informações nos EUA inclui artigos gratuitos com fotos coloridas de 2 carros da Air Engine, como visto recentemente no ABC news. Também estão incluídos os planos (tipo de foto colorida) sobre como construir um Turbina de Ar motor de madeira compensada e folha de metal. Este tipo de motor é muito potente e pode funcionar até 10.000 rpm com ar comprimido.

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EM JANEIRO DE 1998 Notícias de manchete da CNN, mostrou um carro a motor rodando semelhante a este! Nossos planos mostram fotos reais de carros a motor em funcionamento que foram mostradas nas notícias mundiais .


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Motores a jato: introdução, história, eficiência, vantagens, desvantagens e aplicação do amplificador | Termodinâmica

Neste artigo, discutiremos sobre: ​​- 1. Introdução aos motores a jato 2. História dos motores a jato 3. Eficiência térmica 4. Eficiência propulsiva 5. Eficiência geral 6. Consumo de combustível específico de empuxo (TSFC) 7. Melhorias no ciclo 8. Vantagens e Desvantagens da propulsão a jato sobre o outro sistema 9. Aplicação de vários motores propulsivos.

  1. Introdução aos motores a jato
  2. História dos motores a jato
  3. Eficiência térmica de um motor turbojato
  4. Eficiência propulsiva de motores a jato
  5. Eficiência geral do sistema propulsivo
  6. Consumo de combustível específico de empuxo (TSFC) de motores a jato
  7. Melhorias de ciclo de motores a jato
  8. Vantagens e desvantagens da propulsão a jato sobre o outro sistema
  9. Aplicação de vários motores propulsivos

1. Introdução aos motores a jato:

Um motor a jato é aquele que descarrega um jato de fluido em movimento rápido para gerar o empuxo de acordo com a terceira lei do movimento de Newton & # 8217. Esta ampla definição de motores a jato inclui turbojatos, turbofans, foguetes e ramjets e jatos de água, mas no uso comum, o termo geralmente se refere a um motor de ciclo Brayton de turbina a gás usado para produzir um jato de gases de escape de alta velocidade para fins propulsivos especiais na Ilustração 1

O princípio da propulsão a jato é baseado na segunda e terceira leis do movimento de Newton & # 8217. O momento é importado para uma massa de fluido de tal maneira que a reação do momento transmitido dá uma força propulsora. Isso é feito expandindo o gás que está em alta pressão e temperatura através de um bico de modo que o gás com velocidade acentuadamente aumentada na forma de jato saia para a atmosfera e sua reação na direção oposta forneça a força propulsora.

A turbina a gás de ciclo aberto é mais adequada para propulsão a jato. Se o fluido de trabalho é expandido na turbina de tal forma que a potência desenvolvida seja apenas suficiente para acionar o compressor e acessórios e o restante, a expansão é realizada em um bico que é colocado logo após a turbina. Esta unidade servirá como sistema de propulsão a jato.

O gás da turbina ao passar pelo bico será acelerado e sairá em forma de jato com uma velocidade tremenda. A reação deste jato impulsiona a unidade na direção para a frente (ou seja, na direção oposta do jato).

Os motores de propulsão a jato são classificados da seguinte forma:

1. Motores a jato atmosféricos.

1. Motores a jato atmosféricos:

Os motores a jato atmosféricos requerem oxigênio do ar atmosférico para a combustão do combustível. Como resultado, seu desempenho depende em grande parte da velocidade de avanço do motor e da pressão e temperatura atmosféricas.

O motor de foguete carrega seu próprio oxidante para a combustão do combustível e é, portanto, independente do ar atmosférico. Requer consumo específico máximo de combustível entre todos os tipos de sistemas de propulsão.

Os motores a jato atmosféricos são ainda classificados da seguinte forma:

(uma) Sistemas de combustão constante (fluxo de ar contínuo):

(ii) Turbo jato com pós-queimador (também conhecido como turboram jet, turbojato com queima de escapamento e turbojato com reaquecedor).

(iii) Turboprop (também conhecido como prop-jet)

(iv) Jato de aríete (também conhecido como atódicos e tubo de Lorin)

(b) Sistema de combustão intermitente - Fluxo de ar intermitente:

(i) Jato de pulso (também conhecido como aeropulse, resojet, tubo de schmidt e jato intermitente). O turbojato, o turbojato com pós-queimador e o turbo-hélice são todas formas modificadas de turbina a gás de ciclo aberto simples. O ramjet e o jet jet são atódicos (dutos aero-termodinâmicos), isto é, dutos retos de motores a jato sem compressor e rodas de turbina.

Os motores de foguete são ainda classificados como:

A propulsão do foguete deve ser considerada uma fonte de energia para atingir os objetivos que podem ser obtidos por outros métodos.

Algumas das aplicações de foguetes são:

(a) Foguetes de barragem de artilharia

(b) Foguetes anti-tanque & # 8216bazcoka & # 8217

(c) Todos os tipos de mísseis guiados

(d) Foguetes lançados por aeronaves

(e) Decolagem assistida por jato para aviões

(f) Motores para longo alcance, mísseis guiados de alta velocidade e aeronaves sem piloto

(g) Aviões transônicos, como D-558.

Desde o início da aviação no início dos anos 1900, a velocidade e a resistência ao voo das aeronaves motorizadas foram determinadas pela potência e eficiência de seus sistemas de propulsão - motores a pistão no início e agora poderosos motores a jato.

Os motores a jato são a forma de propulsão mais amplamente utilizada em aeronaves comerciais e militares. Eles geram energia quando uma mistura de ar comprimido e combustível é inflamada e os gases quentes resultantes escapam por um bocal de exaustão. A reação dos gases quentes em expansão que saem do bocal de exaustão produz impulso na direção oposta e move a aeronave para frente.

A maioria dos motores a jato hoje se enquadra em três categorias - turbojato, turbofan e turboélice. Os turbojatos incorporam um compressor movido a turbina para puxar o ar para o motor e comprimi-lo antes que o combustível seja injetado na câmara de combustão e inflamado.

Os motores turbofan são turbojatos nos quais a energia adicional é gerada pelas lâminas do compressor que se estendem além do exterior da carcaça do motor principal. Os motores turboélice são turbojatos que possuem hélices que fornecem empuxo extra.

Os motores a jato de hoje conseguiram voar mais rápido do que a velocidade do som, fazendo o melhor uso de sofisticados sistemas de admissão que minimizam o arrasto mesmo em velocidades hipersônicas, sistemas de controle de combustível eficientes, materiais recém-inventados que podem sustentar temperaturas muito altas, unidades de energia auxiliares que garantem começando nas piores condições e bocal de empuxo vetorial que pode direcionar o empuxo na direção necessária.

Aqui, nos concentramos em motores a jato modernos que são usados ​​para fins militares e civis, seus principais componentes e sistemas. A comparação de tipos ajuda a identificar o melhor mecanismo para um determinado aplicativo e conjunto de situações. Também se concentra em projetos avançados como Ramjet, Scramjet, etc.

Os motores a jato podem ser datados do primeiro século DC, quando o Herói de Alexandria inventou a eolipila. Isso usava a força do vapor dirigida por meio de dois bicos de jato de modo a fazer uma esfera girar rapidamente em seu eixo. Até onde se sabe, ele nunca foi usado para fornecer energia mecânica e as aplicações práticas potenciais da invenção do motor a jato do Hero & # 8217 não foram reconhecidas. Foi simplesmente considerado uma curiosidade.

A propulsão a jato só decolou literal e figurativamente com a invenção do foguete pelos chineses no século 11. O escapamento do foguete foi inicialmente usado de uma forma modesta para fogos de artifício, mas gradualmente progrediu para impulsionar alguns armamentos bastante assustadores e aí a tecnologia parou por centenas de anos.

O problema era que os foguetes são simplesmente ineficientes demais para serem úteis para a aviação geral. Em vez disso, na década de 1930, o motor a pistão em suas muitas formas diferentes (rotativo e radial estático, resfriado a ar e resfriado a líquido em linha) era o único tipo de usina de força disponível para projetistas de aeronaves. Isso era aceitável, contanto que apenas aeronaves de baixo desempenho fossem necessárias e, de fato, todas as que estivessem disponíveis.

No entanto, os engenheiros estavam começando a perceber conceitualmente que o motor a pistão era autolimitado em termos de desempenho máximo que poderia ser alcançado; o limite era essencialmente um da eficiência da hélice. Isso parecia aumentar à medida que as pontas das lâminas se aproximavam da velocidade do som. Se o desempenho do motor e, portanto, da aeronave algum dia aumentasse além dessa barreira, seria necessário encontrar uma maneira de melhorar radicalmente o projeto do motor a pistão, ou um tipo totalmente novo de usina de força teria que ser desenvolvido.

Essa foi a motivação por trás do desenvolvimento do motor de turbina a gás, comumente chamado de motor & # 8220jet & # 8221, que se tornaria quase tão revolucionário para a aviação quanto o primeiro vôo dos irmãos Wright & # 8217.

As primeiras tentativas de motores a jato foram projetos híbridos nos quais uma fonte de energia externa fornecia a compressão.Nesse sistema (chamado de termojato por Secondo Campini), o ar é primeiro comprimido por um ventilador acionado por um motor de pistão convencional, depois é misturado ao combustível e queimado para propulsão do jato.

Os exemplos desse tipo de projeto foram a aeronave Henri Coanda & # 8217s Coanda-1910, e o muito posterior Campini Caproni CC.2, e o motor japonês Tsu-11 destinado a alimentar aviões Ohka kamikaze no final da Segunda Guerra Mundial. Nenhum foi totalmente bem-sucedido e o CC.2 acabou sendo mais lento do que o mesmo projeto com uma combinação tradicional de motor e hélice.

A chave para um motor a jato prático era a turbina a gás, usada para extrair energia para acionar o compressor do próprio motor. A turbina a gás não foi uma ideia desenvolvida na década de 1930 - a patente para uma turbina estacionária foi concedida a John Barber na Inglaterra em 1791.

A primeira turbina a gás a funcionar de forma autossustentável com sucesso foi construída em 1903 pelo engenheiro norueguês Aegidius Elling. As primeiras patentes para propulsão a jato foram emitidas em 1917. Limitações em design e engenharia prática e metalurgia impediram que esses motores chegassem à fabricação. Os principais problemas eram segurança, confiabilidade, peso e, principalmente, operação sustentada.

3. Eficiência térmica de um motor turbojato:

A eficiência térmica é definida como a relação entre a potência propulsiva desenvolvida no bocal de exaustão e o calor fornecido pelo combustível. Esta relação indica o grau de utilização de combustível na aceleração do fluxo de fluido.

A eficiência propulsiva é definida como a razão entre a potência propulsiva útil ou potência de empuxo e a soma da potência de empuxo e a energia cinética não utilizada do jato. Geralmente é denotado por ηp. Aqui, a energia cinética do jato é relativa a

5. Eficiência geral do sistema propulsivo:

A eficiência geral do sistema propulsivo dá o desempenho da eficiência propulsiva. Ele indica até que ponto o sistema utiliza a energia fornecida. Além disso, a eficiência geral é definida como a razão entre a taxa de realização do trabalho propulsivo útil e a taxa na qual a energia é fornecida ao sistema. É indicado por η0.

Semelhante aos motores e turbinas, o consumo específico de combustível no caso do sistema de propulsão a jato é com base no empuxo produzido.

Conseqüentemente, o consumo de combustível específico de empuxo (TSFC) é definido como a quantidade de combustível necessária para a unidade de empuxo produzida por hora. A tomada de impulso aqui é Newton. Portanto,

Às vezes, o consumo específico de combustível é baseado na potência de empuxo. Em seguida, o consumo específico de combustível de potência de empuxo (TPSFC) é definido como a proporção de combustível consumido por hora por unidade de potência de empuxo.

A natureza das curvas de variação para empuxo, potência de empuxo, TSFC e TPSFC contra a velocidade do ar ou de vôo são mostradas na Fig. 35.7.

O desempenho do sistema de propulsão a jato é afetado principalmente por dois parâmetros como:

1. Velocidade de avanço da aeronave e

2. Altitude da aeronave.

Aumentar a razão de pressão geral do sistema de compressão aumenta a temperatura de entrada do combustor. Portanto, em um fluxo de combustível e fluxo de ar fixos, há um aumento na temperatura de entrada da turbina. Embora o aumento mais alto da temperatura no sistema de compressão implique uma queda maior da temperatura no sistema da turbina, a temperatura do bico não é afetada, porque a mesma quantidade de calor está sendo adicionada ao sistema.

Há, no entanto, um aumento na pressão do bico, porque a taxa de pressão geral aumenta mais rápido do que a taxa de expansão da turbina. Consequentemente, o empuxo líquido aumenta, enquanto o consumo específico de combustível (fluxo de combustível / empuxo líquido) diminui.

Assim, os turbojatos podem ser mais eficientes em termos de combustível, aumentando a razão de pressão geral e a temperatura de entrada da turbina em uníssono. No entanto, melhores materiais de turbina e / ou resfriamento de palheta / lâmina aprimorados são necessários para lidar com os aumentos na temperatura de entrada da turbina e na temperatura de entrega do compressor. Aumentar o último requer melhores materiais de compressor.

A seguir estão as vantagens da propulsão a jato:

1. Peso Específico Baixo:

O peso específico da propulsão a jato é de um quarto a metade do motor alternativo.

2. Sem força de desequilíbrio:

Não há peças alternativas e, portanto, a propulsão a jato está livre de forças desequilibradas. Maior confiabilidade é alcançada.

A área frontal da propulsão a jato é menor que um quarto da área frontal dos motores alternativos, o que diminui muito o arrasto e, portanto, disponibiliza maior potência, particularmente em cargas elevadas. Isso também reduz o problema de resfriamento do ar.

4. Sem restrição na saída de energia:

Comparado ao motor alternativo, a propulsão a jato com saída de potência bastante aumentada pode ser construída porque a potência não é limitada pela detonação. A unidade pode trabalhar / operar em uma ampla faixa de força de mistura.

A velocidade de propulsão a jato não é limitada pela hélice. Alta velocidade pode ser obtida.

6. Nem lubrificação nem radiadores:

A propulsão a jato não requer lubrificação interna nem radiadores como os motores alternativos exigem.

7. Em alta velocidade superior a 900 km / h e em altitude superior a 10.000 metros, a eficiência do jato é muito maior do que a de uma hélice.

8. A combustão e o fornecimento de energia são contínuos, enquanto as pressões de pico e flutuantes não ocorrem.

9. Não há perda de fluxo do navio, o arrasto é reduzido e o ar comprimido quente está disponível para o aquecimento da cabine.

10. A unidade permite uma melhor posição do piloto, enquanto a ausência de uma hélice permite um transporte menor.

As desvantagens das quais a propulsão a jato sofre são:

1. Particularmente em baixa pressão, a eficiência térmica é menor. Em baixa altitude e velocidade de até 150 m / seg / 540 km / h, o consumo de combustível é 2 a 3 vezes maior que o de um motor alternativo.

2. A planta é muito barulhenta, os materiais são caros e a vida útil curta.

3. A relação de compressão-pressão não é constante como no reciprocador, mas varia aproximadamente com o quadrado da velocidade.

4. Existem certas dificuldades que são encontradas no funcionamento da unidade propulsora.

Os motores a jato turbo-hélice são usados ​​para transporte de médio e longo alcance e aviões bombardeiros. Eles voam com velocidade subsônica.

Os turbojatos são usados ​​principalmente no setor militar como caças, bombardeiros e para aplicações de transporte. Geralmente eles voam com velocidades supersônicas, por ex. MIGS, Mirage, Knat, Jaugar etc. O único turbojato usado para a aviação civil é o Concórdia.

Usado principalmente para a aviação civil. Voa em velocidade subsônica.

Ramjets são usados ​​para misses, como aeronaves sem piloto. Eles voam em velocidade supersônica.


Assista o vídeo: Flat Four miniature compressed air engine (Outubro 2021).