Юный техник, 2003 № 03 - [7]
Например, до сих пор «ахиллесовой пятой» обычных паровых двигателей считалась утечка смазки в паровую систему. Там масло вступает в реакцию с горячим паром и разрушается. Это влечет за собой необходимость постоянного пополнения масла и регулярной очистки паровой системы. Ведь загрязнение воды уменьшает теплоемкость пара, что приводит к снижению КПД двигателя.
Изготовив поршни и большинство других компонентов из материалов, не требующих смазки, конструкторы Enginion избавились от перечисленных проблем одним махом. Правда, им потребовалось четыре года, чтобы найти нужную керамику на основе углеродного волокна для поршней и поршневых колец, а также разработать композит для внутренней облицовки стальных цилиндров.
По словам Меллера, новые материалы обеспечивают сверхмалое трение и невероятно износоустойчивы. В процессе обкатки двигателя частицы углерода переносятся от поршня на облицовку. После этого взаимодействие практически сводится к нулю — коэффициент трения падает до 0,008. Это даже меньше, чем при скольжении на коньках.
Камера сгорания тоже изготовлена из пористой керамики. Причем выглядит она на редкость необычно. Плод конструкторской мысли Франца Дурста и его коллег из немецкого Университета Эрланген-Нюрнберг представляет собой керамическую болванку из волокон оксида алюминия или карбида кремния. Однако, если взглянуть на нее через микроскоп, видно, что вся структура изрешечена крошечными порами. Каждая из них работает как миниатюрная камера сгорания, обеспечивая идеальную среду для сжигания топлива. Оно сгорает без остатка при оптимальной температуре около 1200 °C.
Схема парового двигателя нового поколения.
Паромобиль XXI века (Idea-Fabia).
В процессе испытаний разработчики обнаружили, что их паровой двигатель выбрасывает практически чистый углекислый газ. А количества окиси азота и угарного газа не превышают десяти частей на миллион — это примерно один процент от обычного выброса большинства современных двигателей внутреннего сгорания. Причем конструкторы рассчитывают, что им удастся сократить и эти выбросы как минимум вдвое.
Повышенная экономия топлива — еще одно преимущество нового изобретения. Конструкторы Enginion говорят, что их двигатель способен состязаться по экономичности с дизелем. После воспламенения топлива его камера быстро разогревается и начинает генерировать пар. Система может выйти на рабочий режим примерно за 20 с.
Есть у парового автомобиля и другие достоинства. В отличие от машин с двигателем внутреннего сгорания, здесь не нужны сцепление и коробка передач. Чтобы увеличить мощность или скорость, достаточно впустить в цилиндры больше пара. Тяговые же характеристики паровика таковы, что он способен с места рвануть так, что передние колеса оторвутся от земли.
Кроме автомобилей, новые двигатели могут использоваться на мопедах и мотоциклах, лодках и в стационарных установках, которые способны обеспечить энергией коттедж на одну семью или даже многоквартирный дом.
По материалам New Scientist
РОБОТ НА ПАРУ?
Когда группа исследователей Университета Вандербильда в штате Теннесси затребовала для своей работы огромное количество перекиси водорода, снабженцы поначалу удивились. Однако вскоре выяснилось, что ученые решили использовать свойство перекиси легко разлагаться, выделяя тепло, необходимое для получения пара. А уж пар будет питать новые двигатели, которые в 50 раз мощнее самых лучших электромоторов такого же размера и веса.
По мнению разработчика Майкла Голдфарба, паровые роботы смогут работать до 10 часов подряд, в то время как нынешним энергии аккумуляторов хватает максимум на 25 минут.
«Электродвигатели обеспечивают либо мощность, либо скорость, но никогда обе характеристики одновременно, — поддержал коллегу Джерри Прэтт, сотрудник Центра разработки средств перемещения роботов Массачусетского технологического института. — А вот новые паровые машины умеют и то и другое»…
Тут, пожалуй, стоит припомнить, что американцы были далеко не первыми, кто решил использовать для приведения в движение роботов паровые двигатели. Еще в 1893 году английский механик Джордж Мур создал механического человека, который приводился в движение паровой машиной мощностью 0,5 л.с. Тот развивал скорость до 15 км/ч, держа во рту сигару, служившую дымоходом. Однако ни о какой полезной работе речи в то время не шло, поскольку всю свою силу паровой андроид расходовал на то, чтобы тянуть за собой тележку с топливом для собственной же топки.
Так, говорят, выглядел механический человек Дж. Мура.
Об этой интересной машине вскоре забыли, да так прочно, что, когда понадобились малогабаритные двигатели для привода компрессоров или гидравлических насосов при создании роботов и «скафандров»-экзоскелетонов для солдат будущего, которые были бы способны поднимать сразу по полтонны груза, конструкторы решили было воспользоваться двигателями внутреннего сгорания.
Однако, по словам Прэтта, оказалось, что эти устройства очень шумят и выхлоп их настолько силен, что в помещении их использовать вообще нельзя. Вот тогда и решили испробовать для новой роли старую добрую паровую машину. Голдфарб считает, что паровая система вообще гораздо эффективнее для преобразования химической энергии в кинетическую. Ей не нужно ни мудреного смесителя, ни зажигания. Да и шумит она не очень; разве изредка пошипит стравливаемый пар.
