Детский пневматический автомобиль

Плюсы и минусы

Все достоинства системы определены возможностью её автоматической регулировки и применению газа в качестве упругой среды:

• можно оперативно изменять высоту кузова для обеспечения либо высокой проходимости, либо улучшенной управляемости при понижении центра тяжести автомобиля;
• при опускании кузова в крайнее положение облегчается загрузка багажника;
• пневмоэлементы работают лучше, чем металлические пружины, что повышает комфорт на неровностях, у газа практически отсутствует внутреннее трение;
• установленный клиренс автомобиля не зависит от его нагрузки;
• отсутствует эффект потери комфорта на ненагруженном автомобиле;
• можно вводить дополнительные режимы работы, например описанный выше способ увеличения артикуляции мостов.

Без недостатков тоже не обходится:

• пневмобаллоны имеют ограниченный ресурс из-за старения резины;
• стоимость баллонов гораздо выше, чем у обычных пружин;
• имеющиеся дополнительные устройства и узлы пневматики и электроники существенно повышают стоимость подвесок;
• из-за большого количества относительно деликатной пневматики снижается надёжность подвески, автомобиль может внезапно «упасть» на дорогу или перекосить кузов при отказе одного баллона;
• размещение элементов под днищем сильно сокращает их ресурс из-за коррозии.

Пневматические подвески однозначно оправданы на тяжёлых грузовых автомобилях. Во всех прочих случаях это полезная опция, за которую приходится доплачивать.

Поэтому и применяется она лишь на вполне определённом круге автомобилей, в основном на внедорожниках премиум-сегмента. Хотя приобрести и установить набор пневмоподвески могут владельцы и многих других машин.

Технология

Пневмодвигатель и сжатый воздух танки являются частными случаями пневматических систем , которые используют принципы термодинамики сжимаемых газов , представленных в соответствующих статьях.

Пневматическое, электрическое и тепловое сравнение

По сравнению с электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания , то двигатель воздуха имеет определенные преимущества , но также и существенные недостатки для ее адаптации к автомобильному транспорту:

Что касается хранения энергии

• Технология резервуаров высокого давления уже известна и используется в производстве, например, для всех транспортных средств, работающих на природном газе ( NGV ), которые работают с давлением около 200 бар .
• стоимость изготовления бака сжатого воздуха ниже, чем у электрического аккумулятора , но выше, чем у топливного бака;
• воздушный бак из композитных материалов намного легче электрического аккумулятора, но больше, чем топливный бак;
• изготовление воздушного резервуара может быть дорогостоящим по энергии ( углеродное волокно ), но не включает сильно загрязняющие металлы (в отличие от многих типов электрических аккумуляторов);
• баллон со сжатым воздухом мало изнашивается и может выдержать более 10 000 циклов зарядки и разрядки, что дает ему практически неограниченный срок службы;
• утилизировать ресивер сжатого воздуха проще, чем у электрического аккумулятора;
• для мобильного использования масса переносимого воздуха уменьшается во время использования транспортного средства, как и для топлива, в отличие от массы электрического аккумулятора;
• однако энергосодержание сжатого воздуха низкое; например, объем 300  литров при давлении 300  бар может обеспечить теоретический максимум 14,3  кВт · ч, а на практике этот показатель уменьшается примерно до 7  кВт · ч для адиабатического расширения , что близко к поведению реальных пневмодвигателей;
• зарядка и разрядка электрического аккумулятора могут выполняться с около 65-83% (в зависимости от доступных данных в ) без подсчета потерь электрического сеть [ исх.  желаемый] , связанный с КПД электродвигателя от 90 до 96% [ см.  желаемый] , что приводит к общему КПД ниже диапазона 58-80% [ см.  желаемый] ;
• падение давления при опорожнении воздушного резервуара, что вызывает либо падение доступной мощности, либо снижение эффективности, если для регулирования давления используется редукционный клапан ;
• влага из сжатого воздуха должна быть полностью удалена, чтобы избежать образования льда при расширении в двигателе: либо вода удаляется перед сжатием, либо сжатый воздух нагревается во время расширения, создавая значительные дополнительные потери энергии;
• электрическая зарядка бесшумна, а сжатие воздуха — нет.

О двигателе

• пневмодвигатель может работать на низкой скорости (от 100 до 2000  оборотов в минуту в зависимости от рабочего объема) [ см.  желаемый]  ;
• он обеспечивает большой и почти постоянный крутящий момент во всем диапазоне оборотов двигателя [ исх.  желаемый]  ;
• это могло обеспечить холод автомобиля; с другой стороны, при отсутствии тепловых потерь от двигателя внутреннего сгорания требуется еще один подвод тепла для обогрева транспортного средства;
• обычный тепловой двигатель той же мощности (приблизительно 7  кВт ), что и двигатель сжатого воздуха, имеет сопоставимые размеры и вес или даже меньше (см. двигатели для авиамоделей и т. д.).

Относительно коммерческой жизнеспособности

• Пневматические транспортные средства не смогли достичь стадии коммерциализации, несмотря на десятилетия разработки; с другой стороны, многие производители выпустили на рынок различные модели электромобилей, продажи которых во всем мире демонстрируют устойчивый рост;
• Характеристики, рекламируемые создателями пневматических транспортных средств, никогда не подвергались независимой проверке и поэтому могут быть подвергнуты сомнению.

По сравнению с двигателями внутреннего сгорания , как пневматические и электрические системы имеют недостаток ограниченной автономии , который является приемлемым для транспортных средств , таких как трамваи в начале XX — го  века , с их частыми остановками и фиксированных маршрутов , позволяющих быстро заряжать воздух, но который оказывается менее совместимым с текущее использование личного автомобиля. Однако использование передовых технологий (баллоны с воздухом из углеродного волокна) могло бы позволить уменьшить это неудобство, сделав автомобили легче (см. Главу «   » и методы оценки статье о ).

Критерии выбора

Соответствие возрасту ребенка

14 летнему парню вряд ли будут интересны машинки из мультика, а 3-летний наверняка не сможет оценить все возможности подъёмных механизмов или качество детализации. Производители чаще всего указывают рекомендованный возраст на упаковке.

Технические характеристики

Игрушечная техника может быть обычной, с разными механическими моторами, а так же с электрическим питанием.

Обычные, в основном, рассчитаны на младших детей. Они не комплектуются моторами, различными пищалками и фонарями, но они надёжные, и ими можно играть на улице.

Механические моторы для игрушек – бывают заводными и инерционными.

• Заводные машинки приводятся в движение предварительно скрученной пружиной. Машинка будет двигаться, пока позволит заведенный механизм. Такие игрушки будут долго радовать своих владельцев, однако разобрать её и собрать вновь вряд ли получится.
• Инерционные машинки приводятся в движение маховиком, стоит разогнать такую машинку, дальше она будет двигаться самостоятельно. Такой механизм проще и долговечнее, но дальность хода меньше. В движение игрушка приводится путем начального разгона, далее двигается по инерции.

Механические игрушки не будут требовать дополнительных расходов на дальнейшее обслуживание в отличие от электрических собратьев.

Электропитание для игрушек реализовано тоже двумя способами.

• От сети: через блок питания из бытовой электросети поступает к игрушке. Это не требует постоянного приобретения батареек, но накладывает ограничение в виде радиуса использования (насколько хватит провода).
• От батареек. Современные компактные батарейки позволяют значительное время наслаждаться игрой, а если дополнительно приобрести батарейки аккумуляторного типа с зарядным устройством, то не придется часто их менять.

В- третьих, прочитайте, является ли игрушка коллекционной. Если да, то будьте готовы к тому, что ребенок захочет в дальнейшем получить всю коллекцию. Коллекционные модели часто комплектуются инерционным двигателем, что делает игру с ними более увлекательной.

Дополнительные атрибуты

Кроме того стоит обратить внимание на наличие дополнительных имитационных модулей (световые и звуковые), возможность скомплектовать большой игровой набор. Если вы рассматриваете для покупки спец технику, убедитесь в наличии и правильности цветового окраса символов и других присущих элементов

Принцип работы

На самом деле пневмоподвесок множество, есть смысл рассмотреть наиболее популярный вариант, например, применённый на внедорожниках Toyota Land Cruiser.

Здесь чаще всего применяется двухканальная система регулирования, но работающая только на задней оси. То есть можно управлять высотой кузова в зоне размещения задних пассажиров и багажника раздельно слева и справа.

Передние колёса здесь стабильно загружены массивным двигателем и трансмиссией, особой необходимости в применении пневматики там нет. Ограничились установкой электроуправляемых амортизаторов, которые применяются именно с опциональной пневмоподвеской задних колёс.

Работать подвеска может под управлением автоматики, вмешательство водителя ограничивается ручной установкой переключателя на максимальный подъём кузова или предельно допустимое опускание.

В любом случае автоматика отслеживает скорость автомобиля и переводит подвеску в среднее положение из соображений безопасности и управляемости.

Функций у системы контроля несколько:

• сбор данных о скорости автомобиля, текущей высоте правой и левой стороны кузова, положении ручного переключателя;
• включение компрессора для добавления воздуха в пневмобаллоны и пополнения ресивера;
• перевод подвески из крайних положений в рабочее по двум предусмотренным пороговым значениям скорости;
• удержание давления перекрытием всех клапанов;
• включение особого режима увеличенной артикуляции заднего моста при определении нахождения на бездорожье, контролируется разница в показаниях датчиков правой и левой сторон, а также разница в скорости вращения колёс, то есть одно из них могло разгрузиться и потерять сцепление с дорогой;
• поперечное выравнивание кузова в том случае, когда давление в баллонах разное, а режим бездорожья отсутствует.

Для выполнения всех задач в системе имеется компрессор, использующий обычный забортный воздух, накопительный ресивер, набор клапанов и электронный блок управления подвеской.

Воздух может переходить при открытии соответствующих клапанов между всеми узлами управления и пневмобаллонами подвески, установленными над задней осью вместо обычных пружин.

Амортизаторы могут быть обычными гидравлическими или с электронным управлением, но к работе пневмосистемы они отношения не имеют, в отличие от пневмогидравлических подвесок, более сложных и совершенных.

Что в машине называется пневмоподвеской

В основе пневматической подвески лежит свойство газов увеличивать своё давление при уменьшении объёма. Если заключить атмосферный воздух внутри эластичного пневмобаллона, то он начинает вести себя подобно обычной металлической пружине.

Нагнетая дополнительный воздух в этот объём или наоборот, стравливая его часть, можно получить эффект изменения жёсткости этой пружины. Что гораздо сложнее реализовать в случае более традиционных листовых или спиральных рессор, а также торсионов.

Отличия от классической подвески

Использование данного свойства пневмобаллона означает, что отличия от более традиционных видов подвесок ограничены только используемым упругим элементом. Всё прочее, то есть демпфирующие и направляющие элементы, остаётся без изменений, по крайней мере качественных.

Некоторые изменения в конструктиве всё же происходят. Хотя они настолько незначительны, что наборы пневмоподушек с компрессорами, ресиверами и системой воздушных магистралей, клапанов, датчиков и устройств управления могут изготавливаться, продаваться и устанавливаться на серийные автомобили в порядке тюнинга.

Ещё они могут предлагаться самими автомобильными фирмами в качестве опции на стандартно комплектуемые пружинами модели.

Более кардинально изменения сделаны в подвесках грузовиков. Некоторые полезные свойства пневмоподвесок настолько удачно вписываются в концепцию тяжёлой машины с большой разницей между массой в пустом и гружёном состояниях, что автомобили изначально разрабатываются под пневмоэлементы вместо массивных и крупногабаритных рессор с подрессорниками.

Устройство

Большинство элементов системы размещено под днищем автомобиля в пределах его рамы. Все они связаны между собой воздушными трубопроводами и электрическими цепями.

Пневмоэлементы

Пневмоподушки представляют собой цилиндрические баллоны из прочной армированной резины. С одной стороны, они соединены с рамой, а с другой – с неразрезным задним мостом автомобиля.

В каждом баллоне имеется штуцер, к которому через клапан подключена воздушная магистраль. В зависимости от нагрузки и количества закачанного воздуха высота пневмоэлемента меняется, что влечёт за собой подъём или опускание кузова над дорогой.

Одновременно они служат упругим элементом подвески, то есть дополнительных пружин или рессор не предусмотрено.

Подушки могут быть соединены между собой при включении выравнивающего клапана.

Компрессор

Для нагнетания воздуха служит обычный компрессор поршневого или мембранного типа, снабжённый ресивером и фильтром. Включение и выключение компрессора осуществляется через электронное реле, расположенное в блоке управления.

Между компрессором и всей пневмосистемой ставится дополнительный осушитель, препятствующий накоплению влаги в баллонах и магистралях. Здесь же стоит атмосферный клапан сброса лишнего воздуха.

Ресивер

Ресивер выполняет роль аккумулятора сжатого воздуха, что позволяет уменьшить нагрузку на компрессор и более оперативно управлять ресурсами энергии в системе.

Так, например, при необходимости быстро сбросить давление в баллонах открывается клапан ресивера и воздух уходит именно в него, только часть может быть сброшена в атмосферу.

Точно так же происходит и частичное пополнение баллонов без лишних затрат моточасов компрессора.

Система управления

В управляющую систему входит отдельный электронный блок контроля пневмоподвески, набор электропневмоклапанов, ручной переключатель уровней кузова и датчики положения его правой и левой сторон.

Собираются также сигналы о скорости автомобиля и даже об открытии дверей кузова. Алгоритмы работы прошиты в памяти процессора электронного блок и достаточно сложны. Вплоть до наличия незадокументированных функций.

Система допускает сервисные регулировки, в основном сводящиеся к калибровке положения датчиков подвески по методике из инструкции. Можно использовать диагностический сканер или обычный мультиметр.

Датчики достаточно просты, это потенциометры с приводом от рычагов задней подвески, регулируемым по высоте.

ТОП-5 для детей 1-5 лет

5-е место — Автовоз Mega Hauler

Интересная модель, от известного бренда Hot Weels компании Mattel. На практике даст ребенку ознакомиться с понятием автовоз. Может служить гаражем для 50 машинок, либо частью гоночного трека если соединить его задней частью с наборами города и оранжевой трассой Hot Wheels. Это открывает возможности для бесконечного числа игровых сценариев.

Автовоз Mega Hauler Hot Wheels

Достоинства:

• качественный пластик;
• хорошая детализация;
• может использоваться как склад для мелких машинок.

Недостатки:

Средняя цена сейчас — 3 050 руб.

4-е место — набор техники Военный тягач Щит с танком

Красивая и прочная игрушка для маленьких любителей военной техники. Комплектуется танком, которым можно играть отдельно. У танка поворачивается башня, опускается и поднимается дуло. Произведено из нетоксичного и прочного пластика российской компанией Нордпласт.

набор техники Военный тягач Щит с танком

Достоинства:

• качественная сборка;
• хороший масштаб и детализация;
• комплектуется дополнительной игрушкой.

Недостатки:

Средняя цена сейчас — 1 089 руб.

На 3-ей строчке — вертолет Робокар Поли Хэлли производства Silverlit

Игрушка порадует самых маленьких любителей техники.

Выполнен вертолет из металла с элементами пластика, оснащен крутящимся пропеллером, колесиками со свободным ходом. Станет отличным подарком как для мальчиков, так и для девочек. Хэлли – спасательный вертолет один из персонажей популярного мультсериала «Robocar Poli».

Робокар Поли Хэлли Silverlitи

Достоинства:

• можно катать;
• можно брать с собой на прогулку;
• яркая окраска;
• хорошо прорисован.

Недостатки:

Средняя цена сейчас — 483 руб.

На 2-ом месте — точная модель внедорожника Land Rover Defender производства Bruder

Цена машины выше среднего, но немецкое качество говорит само за себя. К тому же игрушка неплохо оснащена: багажник на крыше, открывающиеся элементы, амортизаторы на передней и задней оси, снимающееся заднее сидение и фаркоп. Машинка выполнена из отличного, безопасного пластика, оснащена прорезиненными колёсами. Подойдет для любых игр.

Land Rover Defender Bruder

Достоинства:

• открываются капот и двери;
• хорошо проработаны мелкие детали;
• поворачивается передние колёса.

Недостатки:

• много мелких деталей, не рассчитанных на интенсивное использование детьми;
• не предназначено для использования на улице;
• нельзя разобрать и починить.

Средняя цена сейчас – 2 156 руб.

Первое место – пожарный автомобиль Bruder Mercedes-Benz Sprinter

Машинка отличается замечательным внешним видом, содержит светозвуковой модуль и оборудование для тушения пожара. Среди установленного оборудования – емкость для набора воды, функционирующая помпа, пожарный рукав, выдвижная лестница и 4 опоры. Для работы необходимы батарейки.

пожарный автомобиль Bruder Mercedes-Benz Sprinter

Достоинства:

• выдвижная лестница с ручным приводом;
• наличие помпы;
• открывающиеся двери;
• светозвуковой модуль.

Недостатки:

• хрупкость изделия;
• высокая цена.

Средняя цена сейчас – 3 130 руб.

Разновидности

Принципиально различные исполнения пневматики отличаются количеством каналов управления жёсткостью:

• одноканальная система, когда пневмоэлементы установлены на одной оси и питаются от одной общей воздушной магистрали;
• двухканальная, задействованы обе оси, но нет разделения на правую и левую сторону;
• четырёхканальная, можно раздельно управлять подвеской каждого колеса.

В первом случае система упрощена и выполняет обычно только функцию компенсации загрузки задней оси, на которую приходится основная дополнительная масса у грузовых автомобилей. Естественно, таких осей может быть несколько, но поскольку они расположены рядом и фактически просто нужны для распределения общей массы гружёного автомобиля на несколько колёс, что связано с ограничениями на грузоподъёмность шин и нагрузочную способность дорожного покрытия. Но работают все подвески абсолютно параллельно, воздух поступает в баллоны под одним и тем же давлением.

Второй вариант более продвинут, управлять можно и положением передней оси относительно кузова. Машина позволяет более гибко регулировать угол продольного наклона кузова и изменять дорожный просвет, в том числе и под передней частью шасси.

Третий случай самый совершенный, система способна отслеживать неравномерность поперечного расположения груза в автомобиле, не допуская перекосов подвесок. Обычно всё происходит автоматически по командам от датчиков, следящих за ходом подвески каждого колеса.