Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 05
«Все это уже в прошлом», — уверяет Оливер Меллер, вице-президент немецкой фирмы Enginion, которая недавно продемонстрировала всему миру серьезность своих намерений в отношении пара, установив экспериментальный паровой двигатель нового поколения под капотом автомобиля Idea-Fabia.
Итоги испытаний показали, что современные паромобили по надежности вряд ли уступят обычным авто. При этом они практически не будут загрязнять окружающую среду, поскольку дают на выхлопе чистую воду.
Компания Enginion надеется, что со временем паровая тяга, вытеснив все прочие двигатели, вернется даже на железную дорогу. А что касается надежности… Не стоит бояться, что паровой котел взорвется. Хотя бы потому, что в привычном понимании его попросту нет…
Дело в том, что еще в начале XX века американскими изобретателями братьями Добль был создан и серийно выпускался до 1914 года особый агрегат — парогенератор. Он состоял из десятка плоских трубчатых змеевиков, размещенных в корпусе из жаропрочной стали, стенки которого для уменьшения потерь тепла с внутренней стороны также были увиты трубками с водой. Горелка помещалась сверху, выхлоп — снизу. Парогенератор отличался от обычного котла прежде всего тем, что воду в него под давлением накачивали насосом. Количество ее очень невелико и точно соответствовало потребностям паровой машины в данный момент. Такой способ работы делал парогенератор абсолютно взрывобезопасным.
В случае же разрыва трубки пар спокойно вытекал в топку, а автоматика отключала горелку. Подобный случай, к слову, произошел лишь однажды после пробега в 200 000 км. А узнали об этом лишь случайно, начав выяснять, почему машина не заводится. Ремонт занял не более часа и свелся к замене вышедшего из строя змеевика.
Раз уж мы заговорили о надежности, добавим к сказанному, что в США сохранились два «Добль-Беслера», выпущенных в 20-е годы XX века. Они и поныне в работоспособном состоянии, хотя пробег каждого уже превысил 900 000 км.
Одна из моделей двигателя Стирлинга и ее детали (внизу).
А еще паровая машина интересна тем, что «всеядна». Вместо высокооктанового бензина пар можно получать с помощью дров, угля, газа, нефти и нефтепродуктов… В общем, всего, что только может гореть.
Именно это, кстати, недавно продемонстрировала компания Cyclone Power Technologies, которая разработала двигатель внешнего сгорания Cyclone, объединивший современные материалы с паровыми технологиями XIX века.
Для ясности добавим, что двигатель внешнего сгорания использует цикл Рэнкина. Выглядит это так. Перед сжиганием твердое топливо (трава, ветки, опилки и т. д.) измельчается в пыль, а жидкое топливо, если таковое вдруг окажется поблизости, просто впрыскивается в камеру сгорания вместе с воздухом. Электрическая искра поджигает горючую смесь.
В отличие от двигателей внутреннего сгорания, Cyclone позволяет топливу гореть долго, почти как дровам в печи или в камине. Сгорая, топливо нагревает трубки, по которым циркулирует вода. Жидкость переходит в состояние перегретого пара с температурой около 600 °C. Затем через систему клапанов пар под давлением более 200 атм попадает в полдюжины паровых цилиндров, которые и обеспечивают вращение главного вала. Покинув цилиндры, пар отправляется в конденсор, охлаждаемый вентилятором, и вновь превращается в воду. Попутно пар подогревает воздух, подаваемый в камеру сгорания в составе горючей смеси, чтобы облегчить зажигание.
Сконденсировавшаяся вода направляется помпой высокого давления вновь в пароперегреватель, и цикл повторяется.
Двигатель Cyclone работает по замкнутому циклу Рэнкина и не требует дозаправки водой.
Схема цикла Рэнкина.
Цифрами обозначено: 1 — вход тепла; 2 — теплообменник; 3 — турбина/генератор; 4 — помпа; 5 — конденсатор; 6 — отработанное тепло.
У двигателя внешнего сгорания есть масса достоинств. Во-первых, его мощность (для Cyclone она составляет 100 л.с.) не зависит от качества топлива; он может работать практически на чем угодно. Во-вторых, паровые цилиндры, как уже говорилось, дают максимальный крутящий момент на любых оборотах двигателя, начиная с самых малых, поэтому им не нужна сложная трансмиссия с коробкой передач — вал можно напрямую подсоединять к колесам или к генератору электрического тока. В-третьих, двигатель работает по замкнутому циклу — вода в нем циркулирует в замкнутом объеме и не нуждается в восполнении, как это было с паровозами.
Ныне этот двигатель проходит всестороннюю обкатку на мобильной платформе, которая представляет собой шестиколесное шасси от беспилотного транспортера MULE, разработанного компанией Lockheed Martin. Таким образом, в одной конструкции объединились паровой двигатель и новейшие разработки компьютерщиков XXI века, создающих первые образцы кибершоферов,
которые, как надеются их создатели, уже лет через 10–15 смогут взять на себя управление наземными экипажами точно так же, как работают в небе автопилоты, а на море — киберштурманы.
Новой разработкой, кстати, весьма заинтересовалось Агентство перспективных исследований DARPA при Пентагоне, эксперты которого надеются, что, соединив паровой двигатель с киберводителем, они смогут получить безотказную боевую машину, которая не будет нуждаться в экипаже.
Публикацию подготовил А. ПЕТРОВ
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
КТО БОЛЬШЕ, ТОТ УМНЕЙ? По мнению ученых из Кембриджа, даже тараканы и муравьи, чей мозг едва достигает размеров булавочной головки, обладают сознанием и, возможно, столь же сообразительны, как и несравненно более крупные представители животного мира.
Компьютерное моделирование показало, что сложные мыслительные процессы могут возникнуть в нейронных системах даже мельчайших размеров. Достаточно всего нескольких сотен нервных клеток, чтобы насекомое обрело способность считать. А поскольку в голове мухи уместилось несколько тысяч клеток, то это уже не «живой робот», а насекомое, наделенное сознанием и хорошо ориентирующееся в окружающей среде.
«Совсем не обязательно животные с большим объемом мозга умнее мелких, — пишет профессор Ларе Читка. — Часто в большом мозге мы не обнаруживаем никакой усложненности. Нет никаких оснований считать, что большой мозг лучше мыслит, чем маленький».
ДЕТЕКТОР СТРАХА. Британские ученые создают прототип прибора, который будет «вынюхивать» террористов и контрабандистов в толпе людей. Технология состоит в улавливании феромона, выделяемого вместе с потом, когда человек чего-то опасается. Предполагается, что устройство сможет эффективно выявлять террористов, наркокурьеров, а также скрывающихся от правосудия преступников.
Разработчики из Лондонского университета утверждают: как бы ни старался человек, у которого совесть нечиста, сохранять внешнее спокойствие, организм выдаст его, выделяя сигнальный феромон страха. Правда, пока созданный прототип прибора часто сбивают с толку духи, дезодоранты и прочие посторонние запахи.
КОГДА-ТО ЧЕЛОВЕК БЫЛ СИЛЬНЕЕ И БЫСТРЕЕ. К такому выводу пришел австралийский антрополог Питер Макалистер. По его мнению, даже первобытные женщины физически были намного сильнее нынешних мужчин. Свои выводы он основывает, в частности, на исследовании австралийских аборигенов, которые, как оказывается, бегали быстрее, чем нынешняя звезда мирового спринта с Ямайки У. Болт. Ученый тщательно изучил хорошо сохранившиеся отпечатки ног в австралийской пустыне. Они принадлежали группе из шести аборигенов-охотников, которые 20 000 лет тому назад, преследуя добычу, пробежали по мягкой глинистой грязи, навеки зафиксировавшей отпечатки их ног.
По ним Макалистер и определил, что самый быстрый бегун из этой группы двигался со скоростью 23 мили (около 37 км) в час. Это лишь немногим меньше, чем скорость мирового рекордсмена в забеге на 100 метров. А ведь древний охотник явно бежал уже не первый километр.
ГОНЯТЬ НА КАБРИОЛЕТЕ — ОЧЕНЬ ОПАСНО. К такому выводу пришли британские специалисты. И не только потому, что машина с открытым верхом имеет кузов меньшей прочности, чем автомобиль с жесткой крышей. Свист ветра в ушах может не только вызвать простуду, но и со временем привести к потере слуха.
СЛЕДИМ ЗА СОБЫТИЯМИ
«Зоопарк» на орбите
По радио говорили, что в январе нынешнего года российские космонавты из экипажа МКС-22 — Максим Сураев и Олег Котов, возвращаясь из открытого космоса, взяли на станцию контейнер с биообъектами. Известны ли вам какие-то подробности?
