Наука и техника двигатель

Содержание
  1. Прорывная технология или утопия: линейный генератор + свободнопоршневой двигатель
  2. Все гениальное…
  3. Проблемы сложные, но решаемые
  4. Управление решается контроллером итеративного обучения
  5. Незыблемый второй закон термодинамики и его «изгиб»
  6. Квантовые двигатели
  7. Информационное преимущество преобразования тепла в работу
  8. Двигатель размером с атом
  9. Квантовая термодинамика и управление теплом
  10. Фантастическая тяга
  11. EmDrive и другие невозможные двигатели
  12. EmDrive
  13. Ядерные ракеты и «лампочки»
  14. Полеты без топлива
  15. Сверхсветовое перемещение?
  16. Выхода нет?
  17. В России успешно испытан антигравитационный двигатель Леонова
  18. «Настоящий» вечный двигатель. Сможем ли мы когда-нибудь его построить?
  19. Бхаскара II: ртуть в колесе
  20. «Мистификация Редхеффера»
  21. Вечный двигатель епископа Джона Уилкинса
  22. «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля
  23. «Радиометр Крукса»
  24. Цикл и двигатели Аткинсона
  25. Нейтронно-электронный двигатель. Передовые исследования и новые возможности
  26. Варп-двигатель для межзвездных путешествий – фантастика или реальность?
  27. Обойти теорию относительности Эйнштейна, преодолев скорость света
  28. Сущность процесса
  29. Фантастические мечты
  30. Космические деформации реальны
  31. Проблемы
  32. Исследования продолжаются
  33. Пространственно-временная матрица
  34. Мирная «профессия» двигателей для истребителей. Двигатели АЛ-31СТ наработали 2 млн часов
  35. Гениальный Двигатель Клема, не требующий топлива и работающий «сам по себе»
  36. Жидкость подается в центральную ось под давлением 300-500 фунтов на квадратный дюйм, проходит по спиральным каналам и выпрыскивается через форсунки, что заставляет конус вращаться. Чем больше давление жидкости, тем быстрее вращается конус.
  37. При дальнейшем увеличении скорости жидкость нагревается, что требует наличия теплообменника и фильтра. При некоторой скорости конус начинает самостоятельное вращение, независимое от двигателя. Скорость вращения вала достигает 1800-2300 оборотов в минуту.
  38. Как только у изобретателя случился сердечный приступ и его документы были изъяты, его сын отвез один действующий двигатель на ферму неподалеку от Далласа. Там он залил его бетоном на глубине 10 футов, и двигатель продолжал работать на этой глубине в течение нескольких лет.
  39. Мотор был проверен корпорацией Bendix. Тест заключался в присоединении двигателя к динамометру для измерения мощности на валу.
  40. Измерения показали, что двигатель устойчиво производил 350 лошадиных сил в течение 9 дней, что поразило инженеров фирмы Bendix. Они пришли к выводу, что источник, который может вырабатывать столько энергии в закрытой системе в течение столь длительного времени, может быть только ядерным.
  41. Конструкция двигателя не содержит нетрадиционных деталей, за исключением конуса со спиральными каналами и пустотелого вала.
  42. ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ
  43. Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ
  44. Современные двигатели внутреннего сгорания: новые модели и инновации от лидеров индустрии автомобилестроения
  45. Новый прорыв в создании двигателей для электромобилей
  46. Класcика
  47. Анализ существующих отечественных и зарубежных разработок
  48. Что имеем
  49. Новый прорыв
  50. Термоядерный двигатель будущего: добраться до Титана за 2 года
  51. Альтернативный взгляд
  52. «Альтернативная история, уфология, паранормальные явления, криптозоология, мистика, эзотерика, оккультизм, конспирология, наука, философия»
  53. Мы не автоматический, тематический информационный агрегатор
  54. Статей за 48 часов: 31 18 +
  55. Руссия прибалтийская и остров русов Анатолий Денисов
  56. Основные модели вечного двигателя
  57. Китайский двигатель Sodramjet позволит попасть в любую точку мира всего за два часа
  58. Мирная «профессия» двигателей для истребителей. Двигатели АЛ-31СТ наработали 2 млн часов
  59. Дефект родом из СССР. Двигатели «Русланов» и безопасность полётов
  60. Плазменный ракетный двигатель. Что заказал «Росатом»?
  61. Вращающийся детонационный двигатель революционизирует запуск ракет для гиперзвукового полета
  62. Немного классической теории
  63. История вопроса
  64. Особенности рабочего процесса
  65. Есть проблемы, но они решаемы
  66. Журнал 1
  67. Решающая весна российского двигателестроения: газогенератор для двигателя ПД-8 и композитные лопатки для ПД-35 испытают весной 2021 года
  68. Испытания лопаток для ПД-35
  69. Авиадвигатели на экспорт
  70. Двигатель внутреннего сгорания

Прорывная технология или утопия: линейный генератор + свободнопоршневой двигатель

Линейный генератор со свободным поршнем, который использует сгорание топлива для непосредственной выработки электроэнергии без использования приводного вала, может обеспечить расширение возможностей электромобилей. Он намного меньше и эффективнее, чем обычный двигатель внутреннего сгорания. Несколько научных групп, в том числе научно-исследовательская группа Toyota, исследуют эту интригующую технологию.

Двигатели внутреннего сгорания, скорее всего, сохранятся в течение довольно долгого времени и будут использоваться в качестве компонента подключаемых гибридных автомобилей и электромобилей с увеличенным запасом хода. Все это, несмотря на большое количество совершенных электромобилей.

двигатели внутреннего сгорания, ДВС, линейный генератор, свободнопоршневой двигатель

двигатели внутреннего сгорания, ДВС, линейный генератор, свободнопоршневой двигатель

Все гениальное…

Свободнопоршневой двигатель устраняет всю механическую трансмиссию обычного двигателя, позволяя разрабатывать эффективные циклы сгорания и уменьшая количество деталей и стоимость двигателя.

Принцип действия генератора со свободным поршнем, производящим электроэнергию непосредственно из линейного движения поршня без промежуточных механических звеньев достаточно прост. Двухцилиндровый двигатель линейного генератора со свободным поршнем выполнен по оппозитной схеме и имеет поршневую группу, состоящую из двух поршней, соединенных жестким штоком. Циклически повторяющееся давление газов в процессе сгорания топлива сообщает поршневой группе возвратно-поступательное движение. В плоскости симметрии штока, между поршнями на штоке закреплена подвижная магнитная система. Она размещается внутри неподвижного статора с системой обмоток. При возвратно-поступательном движении штока с закрепленной на нем магнитной системой внутри статора вследствие взаимодействия их магнитных полей происходит возникновение электродвижущей силы в обмотках статора.

двигатели внутреннего сгорания, ДВС, линейный генератор, свободнопоршневой двигатель

Кроме того, электрическая машина, работая в режиме двигателя, обеспечивает старт двигателя внутреннего сгорания. Электронная система управления должна осуществлять контроль движения поршней для обеспечения оптимального термодинамического цикла, а также позиционирование поршней, предотвращая их соударение с головками цилиндров.

Преимущества этого принципа преобразования энергии значительны:

двигатели внутреннего сгорания, ДВС, линейный генератор, свободнопоршневой двигатель

Проблемы сложные, но решаемые

Полноценный прототип генератора с готовой системой управления обещан с КПД – 50%.

Такой двигатель отлично подходит для автомобиля с элетротрансмиссией. ДВС в таком автомобиле нужен только для зарядки аккумулятора, при пуске он должен сразу выходить на режим максимальной мощности либо максимального момента. Это значит, что нет необходимости обеспечивать его работу на переходных режимах, ту самую, ради которой создаются многоклапанные двигатели, впускные коллекторы переменной длины, управление фазами газораспределения, двойной наддув и прочее. Двигатель, работающий в узком диапазоне оборотов намного проще и, значит, дешевле и надежнее.

двигатели внутреннего сгорания, ДВС, линейный генератор, свободнопоршневой двигатель

Управление решается контроллером итеративного обучения

Важной проблемой является стратегия управления возвратно-поступательным движением свободного поршня для обеспечения стабильной работы системы. При отсутствии коленчатого вала несколько поршней должны каким-то образом точно позиционироваться и синхронизироваться. Если движение каждого поршня не контролируется точно, степень сжатия будет меняться, что снижает эффективность работы. Проблема управления была разделена на несколько этапов. Контроллер итеративного обучения был разработан для управления верхним положением, а управление нижним положением было основано на оценке состояний сгорания, при этом управление ходом было основано на конечном автомате. Была решена сложная инженерная задача. Комбинированная имитационная модель, включающая колебания цикла сгорания, была представлена и подтверждена прототипом, а также проанализирована эффективность стратегии управления. Результаты показали, что система обеспечивает стабильную работу, а возвратно-поступательное движение свободного поршня хорошо контролируется.

двигатели внутреннего сгорания, ДВС, линейный генератор, свободнопоршневой двигатель

Задача создания силовой установки, в составе линейного генератора и двигателя внутреннего сгорания со свободным поршнем, представляет собой сложную техническую задачу, решение которой лежит на стыке физики процесса сгорания топлива, теории систем управления быстропротекающими процессами в реальном времени, быстродействующей силовой электроники и техники линейных электроприводов. Однако, к счастью все эти технологии можно считать на сегодняшний день достаточно глубоко разработанными и требуется лишь решить проблему синергетического синтеза систем.

Источник

Тепловые двигатели преобразуют тепло в другие виды энергии. Новый квантовый тепловой двигатель может генерировать больше энергии, чем классические аналоги.

Двигатели внутреннего сгорания работают благодаря известному второму закону термодинамики. Этот закон справедлив и для сверхмалых двигателей в квантовой сфере, но с небольшими отклонениями. Исследованиями установлено, что квантовая запутанность может помочь отдельным атомам управлять тепловыми машинами.

Информация, безусловно, важна для понимания термодинамики, а также совершенно необходима для понимания странных частей квантовой механики. Крошечные кусочки материи могут существовать в двух местах одновременно, это явление называется суперпозицией. Две или более частиц могут быть разбиты в так называемое запутанное состояние, запутанно связывая свойства частиц независимо от расстояния между ними.

квантовые двигатели, квантовый двигатель, второй закон термодинамики, термодинамика, энергия, физика, преобразование тепла в работу, тепло, работа

Хотя второй закон остается в силе, способность использовать информацию из квантовых эффектов помогает делать то, что невозможно было делать классически.

Незыблемый второй закон термодинамики и его «изгиб»

Это успешный классический подход. Как того требует термодинамика, энергия всегда сохраняется (первый закон), и когда она распространяется от горячего к холодному, она может выполнять работу, ограниченную генерацией беспорядка или энтропии (второй закон). Эти законы определяют все, начиная от расстояния перемещения на литре топлива, которое двигатель автомобиля может реализовать до батареи аккумулятора смартфона. Они помогают физикам лучше понять черные дыры и понять, почему время движется вперед, а не назад.

Тем не менее, общий подход, учитывающий поле, а не колоски, заставил физиков задуматься, действует ли термодинамика на всех уровнях. Будет ли это работать, если двигатель состоит из трех молекул, а не из типичного триллиона триллионов? Возможно, термодинамический код не так уж жесток в области очень малых размеров, управляемых причудливыми правилами квантовой механики.

квантовые двигатели, квантовый двигатель, второй закон термодинамики, термодинамика, энергия, физика, преобразование тепла в работу, тепло, работа

За последние несколько десятилетий физики постепенно исследовали поток тепла на квантовом уровне, и были заинтригованы обнаруженными нарушениями второго закона термодинамики. Пока что второй закон остается в силе, но новые точные экспериментальные методы позволяют физикам более полно исследовать квантовые основы термодинамики и получить интересные результаты. Проверяя пределы, установленные теоретиками, исследователи строят крошечные двигатели, некоторые из которых приводятся в действие одним атомом, и измеряют слабую мощность устройств. Эксперименты, проведенные на протяжении многих лет, показали, что если второй закон термодинамики действительно нарушается в небольших масштабах, то это нарушение не очень велико.

Квантовые двигатели

Будущее практического применения этой работы будет зависеть от понимания того, как основные термодинамические принципы действуют в сверхмалых масштабах.

В проведенных исследованиях квантовый двигатель превзошел свой традиционный эквивалент, без каких-либо особых настроек в его среде. Устройство использует странную физику очень маленьких объектов для производства большей мощности, чем стандартный или классический двигатель в тех же условиях.

квантовые двигатели, квантовый двигатель, второй закон термодинамики, термодинамика, энергия, физика, преобразование тепла в работу, тепло, работа

В новом исследовании квантовый двигатель работает не путем зажигания бензина, а с помощью лазера, чтобы заставить электрон внутри крошечного дефекта кристалла алмаза перепрыгнуть между уровнями энергии. И вместо того, чтобы двигать поршни, квантовая машина выводит свою мощность в электромагнитных волнах.

Вот где появляется квантовая часть: объекты, которые ведут себя в соответствии с квантовой механикой, иногда находятся в подвешенном состоянии, известном как суперпозиция, то есть они пойманы в двух местах одновременно или в двух разных конфигурациях. Электрон в квантовом двигателе может находиться в суперпозиции двух энергетических уровней. Как будто поршень двигателя автомобиля одновременно находился в верхнем и нижнем положениях.

Квантовое увеличение мощности проявляется только в том случае, если двигатель работает чрезвычайно осторожно, как автомобильный двигатель, в котором поршни двигаются незначительно во время каждого цикла. Это означает, что квантовая машина не заменяет всех возможных конкурентов, а только тех, которые также работают в этом спокойном состоянии, а пока большинство из них работают на других режимах.

Информационное преимущество преобразования тепла в работу

Многие физики пытаются использовать суперпозицию, квантовую запутанность и другие квантовые хитрости для выполнения информационных задач, которые невозможны по правилам классической физики. Исследователи предполагают сверхзащищенные сети связи и квантовые компьютеры, которые используют запутанные фотоны или ионы для легкого решения сложных проблем.

квантовые двигатели, квантовый двигатель, второй закон термодинамики, термодинамика, энергия, физика, преобразование тепла в работу, тепло, работа

Но информация означает гораздо больше, чем просто обмен и обработка единиц и нулей. В результате физики, размышляющие над квантовыми вычислениями и коммуникацией, обратили свое внимание на термодинамику. Они начали решать вопрос, могут ли такие свойства, как запутанность, также дать преимущество в преобразовании тепла в работу.

Двигатель размером с атом

В ближайшее время ученые смогут в лабораториях экспериментировать с двигателями, использующими квантовые эффекты. Немецкие исследователи уже сделали шаг к этой цели, построив тепловой двигатель, состоящий из одного атома. Йоханнес Роснагель, квантовый физик из Университета Майнца, и его коллеги построили конусообразную оболочку вокруг иона кальция. После использования лазера и электрического поля для нагрева иона примерно на один градус выше абсолютного нуля, исследователи измерили работу, выполняемую ионом, когда он оказывал небольшое усилие к вершине конуса.

Типичный двигатель (слева) использует тепловую энергию для привода турбины или выполнения какой-либо другой задачи. Уменьшите размер двигателя до минимального, и он может заставить один атом (справа, зеленая точка) вибрировать и выполнять небольшую работу.

квантовые двигатели, квантовый двигатель, второй закон термодинамики, термодинамика, энергия, физика, преобразование тепла в работу, тепло, работа

Несмотря на измеримую выходную мощность одноионного двигателя, Роснагель предупреждает, что наноразмерные двигатели для практического использования находятся в лучшем случае на расстоянии десятилетий. Вместо этого полезность квантовой термодинамики, вероятно, будет происходить при развитии других технологий.

Квантовая термодинамика и управление теплом

Некоторые исследователи следят за индустрией компьютерных чипов стоимостью в несколько миллиардов долларов. В стремлении создавать все более быстрые компьютеры инженеры продолжают уменьшать транзисторы, чтобы все больше их количество упаковывать в микросхемы. Транзисторы шириной в несколько десятков нанометров имеют тенденцию к утечке электронов и нагреванию. Это тепло разрушает энергоэффективность компьютера и повреждает компоненты. Квантовая термодинамика может помочь физикам научиться трюкам, чтобы уменьшить количество потерянного тепла или, возможно, даже собрать его с помощью небольших устройств внутри компьютера.

Управление теплом еще более важно для физиков, стремящихся создать практические квантовые компьютеры. Такое устройство должно работать при экстремально низких температурах, чтобы использовать квантовые эффекты и потенциально превосходить традиционные компьютеры.

Некоторые представители физики утверждают, что подобные эксперименты могут в конечном итоге нарушить основополагающий второй закон термодинамики.

Источник

Фантастическая тяга

EmDrive и другие невозможные двигатели

Независимые испытания двигателя с неизвестным принципом работы EmDrive, вроде бы подтвердившие существование его «аномальной» тяги, в очередной раз закончились крайне критическими отзывами со стороны научного сообщества. Дошло до того, что некоторые физики-теоретики предлагают вообще не рассматривать результаты эксперимента, потому что у них «нет внятного теоретического объяснения». «Лента.ру» решила разобраться и с тем, почему так получается, и с тем, какие еще необычные средства передвижения в космосе человечество придумало за свою историю.

EmDrive

Межзвездные путешествия при нынешнем состоянии технологий невозможны — говорит сама физика с ее законом сохранения импульса. Перефразируя известного персонажа, чтобы разогнать что-нибудь нужное, сперва следует выбросить в противоположном направлении что-нибудь ненужное — вроде ракетного топлива, которого не накопишь на путешествие за границы Солнечной системы.

Чтобы выйти из этого тупика, энтузиасты освоения космоса периодически анонсируют устройства вроде двигателя EmDrive — которые, как нам обещают, не нуждаются в выбросе топлива, чтобы набирать скорость. На вид гипотетический двигатель представляет собой ведро с магнетроном (генератором микроволн, как в СВЧ-печи) внутри. По утверждению изобретателей, раз микроволны не выходят из ведра, значит выброса чего-либо материального не происходит, при этом само «ведро» создает тягу, фиксируемую в экспериментах с 2002 года и по сей день. Причем один такой опыт проделали в НАСА, другой совсем недавно провел Мартин Таджмар (Martin Tajmar), глава немецкого Института аэрокосмического инжиниринга при Техническом университете в Дрездене. Оба учреждения трудно назвать прибежищем научных фриков — быть может, за аномальной тягой EmDrive что-то есть?

Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German

Их оппонентов, впрочем, это не смущает. Одни, как Шон Кэролл (Sean Carroll) из Калифорнийского технологического института, просто характеризует EmDrive словами, которые невозможно повторить в русскоязычных СМИ. Те, кто сдержаннее, высказывают ту же мысль иначе: EmDrive нарушает закон сохранения импульса. А Эрик Дэвис (Eric W. Davis) из Института продвинутых исследований в Остине (США) добавляет: даже если бы тяга действительно создавалась, но как в испытаниях обнаруживалась бы лишь десятками микроньютонов, то профессионалам, работающим в аэрокосмической отрасли, «вообще неинтересны новые методы передвижения, [. ] порождающие тягу измеряемую лишь в микроньютонах» — слишком уж она невелика.

Здесь следует отметить, что последнее утверждение довольно рискованно. По данным упомянутых экспериментов НАСА, зарегистрированная тяга составила 0,4 ньютона на киловатт — и несмотря на то, что эта цифра действительно ничтожна, двигатель с такими параметрами доставил бы New Horizons к Плутону за полтора года, вместо десятилетия, потребовавшегося на практике. Иными словами, для действительно дальних перелетов ситуация крайне далека от «незаинтересованности».

Принцип работы EmDrive

Принцип работы EmDrive

Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German

Сложнее вопрос о том, работает ли EmDrive на самом деле, или в экспериментах «регистрируется» несуществующая тяга. Мартин Таджмар — известный «разрушитель мифов», экспериментатор, поставивший несколько «аномальных» экспериментов, найдя источники их аномалий в трудно обнаруживаемых ошибках измерения. В этот раз он привлек крутильные весы и проводил сам эксперимент в глубоком вакууме, чтобы исключить влияние конвекции воздуха. Все это не помогло убрать аномальную тягу.

Однако оппоненты не утратили своего скепсиса. Тот факт, что тяга не исчезала сразу после выключения EmDrive, может указывать на то, что речь идет о каком-то тепловом эффекте, влияющем на показания регистрирующих приборов. Следует отметить, что Таджмар в своей работе детально описывает предпринятые меры по теплозащите и магнитному экранированию, которых его критики (являющиеся физиками-теоретиками) почему-то не замечают.

Более всего смущает тезис Эрика Дэвиса о том, что работа Таджмара «не будет принята рецензируемыми журналами», только потому, что она не предлагает теоретического механизма, который мог бы объяснять наблюдавшуюся аномальную тягу. Очевидно, Дэвис в курсе того, как в XIX веке Майкельсон и Морли опубликовали в American Journal of Science описание эксперимента, также не предложив никакого внятного теоретического механизма, который мог бы объяснить его. Если бы тогда журнал стоял на позициях Дэвиса, результаты важнейшего эксперимента, вызвавшего кризис теории эфира и в конечном счете возникновение теории относительности, просто не были бы опубликованы. Эксперименты по бета-распаду в 1914-1930 годах формально и вовсе нарушали закон сохранения энергии, но трудно представить себе, как кто-то из физиков той поры говорит: «данные об этом не попадут в рецензируемые журналы, потому что не объяснены теоретически».

Прототип EmDrive, построенный немецкими физиками

Прототип EmDrive, построенный немецкими физиками

Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German

Повторимся: отсутствие теоретического объяснения тяги EmDrive действительно означает, что, скорее всего, он не работает — по крайней мере, не работает так, как это описывает его создатель Роджер Шойер (Roger Shawyer). Но и позиция Дэвиса, сводящаяся к утверждению «не стоит тратить время на эксперименты, если у них нет теоретического объяснения», несомненно, необычна для ученого.

Ядерные ракеты и «лампочки»

Впрочем, не только EmDrive пытается перевести космические полеты на принципиально новые рельсы. В конце концов, самый быстрый из запущенных людьми аппаратов «Гелиос-2» с трудом преодолел рубеж в 70 километров в секунду. С такой скоростью полет к звездам займет тысячи лет, что лишает его практического смысла.

Первая серьезная попытка превысить скорость химических ракет была предпринята в американском проекте «Орион» еще в 1950-х. В его рамках предлагалось подрывать небольшие водородные бомбы метрах в ста за кормовой амортизирующей плитой космического корабля. Плиту для этого покрывали тонким слоем графитовой смазки, после взрыва испарявшейся, но не дававшей кораблю перегреться. Мы не случайно написали «покрывали»: помимо расчетов, проводились и опыты по такому взрыво-импульсному полету, хотя и с помощью обычной взрывчатки:

Ключевая проблема «Ориона» очевидна: при взлете он должен был вызвать радиоактивные осадки. Конечно, его можно было собирать в космосе и отправлять лишь в дальние путешествия. По расчетам, сделанным Фрименом Дайсоном в 1960-х, беспилотный «Орион» мог достигнуть Альфа Центавра за 133 года — вот только стоил бы он несколько сот миллиардов долларов.

Возникла и конкурирующая концепция – так называемой «ядерной лампочки». В ней активная зона реактора закрывалась кварцевой оболочкой, через которую излучение нагревало газ в рабочей зоне двигателя до 25 тысяч градусов. При такой температуре активная зона реактора излучает в ультрафиолете, для которого кварц прозрачен, что исключало его перегрев. Нагреваемый газ, увлекаемый генерируемым вихрем, в свою очередь не должен был дать перегреться оболочке двигателя. Повышение рабочей температуры на порядок резко улучшало все параметры двигателя — но при СССР дальше проработки концепции дело не ушло, а после он и вовсе потерял какие-либо перспективы на финансирование.

«Ядерная лампочка»

Полеты без топлива

150 лет тому назад, после описания Максвеллом природы света, Жюль Верн предположил, что для межзвездных путешествий лучше всего подойдет парус, отражающий свет — тогда вместо топлива корабль будут разгонять фотоны. По прибытии в систему ближайшей звезды тот же парус затормозит его, так же без топлива.

Технически проект ограничен одним фактором: корабль со скоростью, близкой к световой, должен иметь паруса в десятки квадратных километров, массой не более 0,1 грамма на квадратный метр, что чрезвычайно трудно реализовать на практике.

Но еще в 1970-х годах был предложен так называемый лазерный парус: отражатель куда меньших размеров, разгоняемый лазерным излучателем с околоземной орбиты. Многие годы лазеры требуемой мощности просто не удавалось построить. Однако несколько лет назад Филип Лубин (Philip Lubin) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) предложил вместо них создать группы из множества более мелких излучателей, действующих по принципу фазированной антенной решетки, с итоговой мощностью, ограниченной лишь их числом. В рамках его концепта DESTAR-6 разгон космического зонда массой 10 тонн до околосветовой скорости может быть осуществлен в пределах Солнечной системы — до 30 астрономических единиц от Солнца (дальше проблемы с фокусировкой лазеров не дадут разгонять корабль).

Система DESTAR

Иллюстрация: Philip M. Lubin

Конечно, DESTAR-6 должна быть огромной группировкой. Каждый из ее элементов по проекту Лубина должен питаться от солнечных батарей, из-за чего общие размеры такой группы — тысяча на тысячу километров. При сегодняшних ценах вывода грузов на орбиту, это те же сотни миллиардов долларов, что и для проектов типа «Ориона».

Поэтому летом 2015 года Лубин предложил использовать зонды минимальной массы: полупроводниковые пластины больших размеров, на которых предлагается расположить все необходимые зонду электронные и оптические компоненты. Их будет достаточно, чтобы делать снимки в оптическом диапазоне, обрабатывать и отправлять их на Землю, используя для этого энергию солнечных батарей с лицевой поверхности пластин. Толщина пластин может быть такой же, как у современных кремниевых подложек — менее миллиметра. Уменьшив массу зонда до десятка килограмм, можно будет доставить зонд к Альфа Центавра всего за 20 лет (0,2 скорости света). Размеры разгоняющей группировки спутников с лазерами на борту при этом могут быть уменьшены до 33 на 33 километра. Конечно, снимки на нем не смогут быть идеальными, да и затормозиться там зонду не удастся, из-за чего первая миссия к звездам будет напоминать пролет New Horizons возле Плутона. Впрочем, на фоне наших нынешних знаний о системе Альфа Центавра и это было бы манной небесной.

Новый проект Лубина

Новый проект Лубина

Сверхсветовое перемещение?

Все предложенные выше варианты требуют как минимум десятков лет ожидания. Нет ли более быстрого способа? В первой половине 90-х годов этот вопрос пришел в голову мексиканскому физику Мигелю Алькуберре (Miguel Alcubierre). Если окажется возможным получить отрицательную массу/энергию, ее можно использовать для создания «пузыря», сжимающего пространство прямо перед собой и расширяющего его позади себя, предположил ученый. Идея была чисто теоретической и даже фантастической. Даже при существовании отрицательной энергии, перемещение пузыря диаметром в 200 метров потребует энергии, эквивалентной массе Юпитера. Однако в последние несколько лет были предложены модификации его идеи, в которой «пузырь» заменили на тор, а отрицательная энергия оказалась и вовсе ненужной. В этом случае расчеты показывают необходимость в энергии, содержащейся всего в сотнях килограммов массы.

Схематическое изображение путешествия с помощью пузыря Алькуберре

Схематическое изображение путешествия с помощью пузыря Алькуберре

Изображение: Chine Nouvelle

Чтобы проверить возможность такого искривления пространства-времени, которое в теории может вести к сверхсветовому перемещению, сотрудник НАСА Гарольд Уайт модифицировал интерферометр Майкельсона-Морли, сравнивая параметры двух половин расщепленного лазерного луча, одну из которых он подвергает воздействию, теоретически способному искривлять пространство. В 2013 году в таком эксперименте были получены признаки искривления пространства — причем безо всякой материи с отрицательной массой. Увы, результаты не были окончательными: слишком много помех действует на интерферометр, чувствительность которого требуется существенно повысить.

И кстати об EmDrive: чтобы найти объяснение аномальной тяге, создаваемой «ведром», группа Уайта провела эксперимент с резонирующей полостью EmDrive, пропуская через нее лазерный луч своего интерферометра. Исследователи заявили, что луч в ряде случаев определенно проходил через полость за разное время. Сам Уайт склонен трактовать это как признак того, что по каким-то причинам внутри полости существуют слабые искривления пространства, что может быть как-то связано с аномальной тягой EmDrive.

Выхода нет?

Любой двигатель, к разработке которого не предпринимают никаких шагов, является невозможным. Первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания поехал еще в 1807 году, однако отсутствие интереса к изобретению (и целому ряду ему подобных), привело к тому, что большинство населения Земли считает изобретателем автомобиля то ли Форда, то ли Даймлера. Сходная история случилась с паровым двигателем и турбиной, все компоненты которых были изготовлены еще во времена Римской империи. Если мы будем считать межзвездные путешествия невозможными, они несомненно останутся таковыми.

И все же надежда есть. Достаточно безопасные ядерные ракетные двигатели испытывались еще десятилетия назад, они, как и технологии лазерного паруса, вполне реальны уже сегодня — было бы желание за них взяться. Возможно, нам повезет и физики откроют новые явления, которые позволят повторить историю открытия ядерной энергии. Когда Эйнштейн в 1934 году сообщал миру, что «нет ни малейших признаков, что атомную энергию когда-либо удастся использовать», Лео Силлард как раз разрабатывал концепцию цепной ядерной реакции, а до запуска основанного на ней атомного реактора оставалось всего восемь лет.

Источник

В России успешно испытан антигравитационный двигатель Леонова

Русский ученый, лауреат премии Правительства России Владимир Леонов, рассказывает вещи, которые для многих покажутся фантастикой: опытный образец квантового двигателя в 5000 раз эффективнее ракетного. Максимальная скорость космического аппарата с таким квантовым двигателем может достигать 1000 км/с против 18 км/с у ракеты. Космический корабль с такой силовой установкой сможет достичь Марса за 42 часа, а Луны за 3,6 часа.

У России нет другого пути развития, как путь научно-технического прогресса, уверен Владимир Леонов.

Схема антигравитационного двигателя

В интервью с русским ученым, лауреатом премии Правительства России Владимиром Леоновым мы сообщали о создании им фундаментальной теории Суперобъединения, которая выводит российскую фундаментальную науку в мировые лидеры.

Тогда же ученый поделился с нами результатами испытаний квантового двигателя с горизонтальной тягой в 50 кг силы в импульсе, прошедшими в 2009 году. Прошло более пяти лет, и мы поинтересовались сегодняшним состоянием дел:

— Владимир Семенович, на Вашем блоге размещены видеролики испытаний 2009 года аппарата с квантовым двигателем внутри. Привод на колеса отсутствует, тем не менее, аппарат передвигается горизонтально за счет внутренних сил. Ваши оппоненты утверждают, что все дело в трении подшипников колес, а в невесомости он работать не будет.

— Чтобы убрать имеющийся скептицизм, мною за эти годы был усовершенствован квантовый двигатель и сделан аппарат с вертикальным взлетом, чтобы убрать «фактор подшипников». В июне 2014 года были успешно проведены его стендовые испытания. При массе аппарата в 54 кг импульс вертикальной тяги составил 500…700 кгс (кг силы) при потребляемой электрической мощности 1 кВт. Аппарат взлетает вертикально по направляющим с ускорением в 10…12g. Этими испытаниями убедительно доказано, что гравитация покорена экспериментально, подтверждая теорию Суперобъединения.

— Вы можете дать сравнительные характеристики квантового двигателя и современного ракетного двигателя?

— На основании стендовых испытаний такие характеристики получены. Для сравнения: современный ракетный двигатель (далее – РД) на 1 кВт мощности создает тягу в 1 Ньютон (0,1 кгс). Опытный образец квантового двигателя (КД) образца 2014 года на 1 кВт мощности создает тягу в 5000 Ньютонов (500 кгс) в импульсе.

Конечно, в непрерывном режиме удельные тяговые характеристики КД уменьшаются. Однако, в импульсном режиме КД уже сейчас в 5000 раз эффективнее РД. Это объясняется тем, что КД, в отличие от РД, не греет атмосферу и космос продуктами сгорания топлива. КД питается электрической энергией.

— Но это же революция в двигателестроении. А как она отразится на космической отрасли?

— Сегодня реактивные двигатели (РД) космических аппаратов достигли своего технического предела. За 50 лет временной импульс их работы увеличен с 220 секунд (Фау-2) всего в 2 раза до 450 секунд (Протон). Импульс работы квантовых двигателей составляет не сотни секунд, а годы. Ракета с РД массой в 100 тонн в лучшем случае несет 5 тонн (5%) полезного груза.

Аппарат с квантовым двигателем в 100 тонн будет иметь квантовый двигатель с реактором в 10 тонн, то есть полезная нагрузка составляет 90 тонн, это уже 900% против 5% у РД.

— А каковы будут скоростные характеристики межпланетных космических кораблей нового поколения?

— Максимальная скорость космического аппарата с квантовым двигателем может достигать 1000 км/с против 18 км/с у ракеты. Но главное, имея длительный импульс тяги, аппарат с КД может двигаться с ускорением. Так, полет до Марса на космическом корабле нового поколения с квантовым двигателем в режиме ускорения ±1g составит всего 42 часа, причем с полной компенсацией невесомости, до Луны – 3,6 часа. Наступает новая эра в космических технологиях.

— А какой источник энергии вы планируете применить для питания квантового двигателя?

— Наиболее перспективным источником энергии является реактор холодного ядерного синтеза (ХЯС), например, по схеме итальянского инженера Андреа Росси, работающего на никеле. Энергоотдача топлива, того же никеля в ядерном цикле, в миллион раз выше, чем у химического топлива, то есть 1 кг никеля в режиме ХЯС выделяет энергии, как 1 миллион кг бензина.

Но в России есть и собственные разработки. Я писал об этом в статье «Комиссия по лженауке и холодный синтез похоронят сырьевую экономику России». Сегодня мы пожинаем плоды этого в виде падения цен на углеводородные энергоносители (Читайте «Россию собираются душить холодным синтезом»)

— Холодный синтез – это отдельная большая тема, а возвращаясь к квантовому двигателю, хотелось бы знать о применении его в авиации.

— Создание универсального двигателя, который мог бы одновременно работать в космосе, в атмосфере, на земле и под водой является первостепенной задачей фундаментальной науки.

Этому требованию удовлетворяет только один двигатель – квантовый. Например, у пассажирского самолета расход топлива турбореактивного двигателя идет на преодоление сопротивления воздуха на высотах 10…12 км, выше он не летает. Установка КД на самолете позволит летать ему на высотах 50…100 км, где сопротивление снижается на порядки, а соответственно и расход традиционного топлива, самолет летит по сути дела по инерции.

При переходе на топливо ХЯС самолет сможет летать годами без дозаправки. За счет увеличения скорости, например, на трассе Москва-Нью-Йорк время полета может быть снижено с 10 часов до 1 часа.

— Ну, прямо фантастика. А что будет с автомобилем?

— Да никакой фантастики нет, есть фундаментальная теория Суперобъединения, которая определяет физические основы новых реакторов ХЯС и квантового двигателя, работающих на новых физических принципах.

Сегодняшний уровень развития науки техники сто лет назад воспринимался бы как фантастика, когда авиация и автомобили только зарождались. А что будет через сто лет?

Уже сейчас установка квантового двигателя на автомобиле в корне изменяет его схему. Имеем корпус автомобиля на колесах и силовую установку с КД. Трансмиссия не нужна. Тягу обеспечивает КД, проходимость колоссальная, колеса не буксуют. Заправка 1 кг никеля в реактор ХЯС позволит легковому автомобилю пробегать 10 миллионов километров без дозаправки, это 25 расстояний до Луны.

Автомобиль будет почти «вечным» – 50…100 лет срок службы. Появятся летающие автомобили с антигравитационной подушкой, способные по воздуху преодолевать водные преграды.

— Вы обрисовали нам идеалистическую картину недалекого будущего. Но кто же это позволит сделать? Транснациональные корпорации, чей бизнес держится на бензине и нефти не допустят такого. Да и 50% бюджета России до санкций Запада наполнялось за счет нефтегазового экспорта.

— Это не так в корне. Все, что сейчас ездит и летает – это прошлый век. Поверьте, пройдет время, и транснациональные корпорации наперегонки побегут осваивать производство новых автомобилей, летательных аппаратов и реакторов. Это правила успешного бизнеса, и они очень жесткие. Кто опоздает к раздаче, тот разорится.

И у России нет другого пути развития, как путь научно-технического прогресса. Сырьевая экономика России оказалась уязвимой от санкционной политики Запада, и это не было секретом. Теперь за санкции мы должны благодарить Запад, что он пробудил Россию. Нам надо буквально 2-3 года, чтобы провести модернизацию и ускоренными темпами обеспечить рост экономики. Дэн Сяопину было 74 года, когда он начал модернизацию Китая и их экономика была в худшем состоянии, Путину – 62.

— Насколько нам известно, вы уже 20 лет работаете над теорией Суперобъединения, квантовым двигателем и реактором ХЯС. Но оказалось так, что итальянец Андреа Росси первым запустил реактор холодного ядерного синтеза. США и Китай также работают на создание квантового двигателя. А не опаздываем ли мы, и кто в России мешает развитию новых энергетических и космических технологий?

— Как это ни парадоксально, но основным противником холодного синтеза и исследований в области антигравитации было и остается руководство Российской академии наук (РАН), а точнее комиссия РАН по лженауке, которая объявила холодный синтез и антигравитацию махровой лженаукой.

Нетрудно доказать, что комиссия РАН по лженауке была специальным проектом извне, когда на фоне борьбы с колдунами и лжецелителями, в РАН были разгромлены все группы ученых-энтузиастов в области ХЯС. К нашему счастью специалисты в области ХЯС не сдались и продолжали работать в «подполье», организуя по инициативе одного из пионеров ХЯС Юрия Бажутова ежегодные конференции по холодной трансмутации ядер. Сейчас готовятся уже к проведению 22-ой конференции. Что касается реактора Росси, то особых секретов у него нет, и его реактор уже бы повторен русским ученым Александром Пархомовым.

Но руки у комиссии РАН по лженауке дотянулись и до военных, до Роскосмоса. Были остановлены работы в области создания аппаратов искусственного тяготения в НИИ космических систем (НИИКС), а один из пионеров нового направления в космическом двигателестроении генерал Валерий Меньшиков отправлен в отставку.

Добавлю, что в работе КД нет никакого нарушения третьего закона Ньютона. КД создает тягу при взаимодействии с квантованным пространством временем. Китай и США также работают над созданием квантового двигателя. Но их достижения по силе тяги составляют менее 1 грамма против 500 кг у российского КД (читайте «Новый американский двигатель опроверг законы физики»).

— Владимир Семенович, большое Вам спасибо за интересное интервью. А как обстоят дела с бозоном Хиггса?

— Как я и утверждал, бозон Хиггса и его поиски на БАКе – это крупнейшая антинаучная фальсификация. Обещали после открытия бозона Хиггса создать новую физику и решить проблемы квантовой гравитации. Не решили.

А проблемы квантовой гравитации и искусственного управления тяготением успешно решены в теории Суперобъединения, которая и представляет собой новую физику. В основе теории Суперобъединения лежит открытие мною в 1996 году кванта пространства-времени (квантона). Квантон – это нулевой недостающий элемент в таблице Менделеева (атом вакуума Ньютоний), без участия которого не могут формироваться остальные элементы.

— Большое спасибо за Ваше интервью. Будем надеяться что санкции Запала действительно подтолкнут развитие отечественной науки в приоритетных областях.


американский X-47B

Я могу сказать, что возможно речь идет об новейшей разработке военно-промышленного комплекса США TR-3B Astra.

Источник

«Настоящий» вечный двигатель. Сможем ли мы когда-нибудь его построить?

Большинство современных изобретателей имеют представление о законах термодинамики, знают, что они не могут их нарушать, и понимают, что perpetua mobilia нарушает первый и второй законы. Но это не останавливает их от попыток и заявлений о достижении невозможного.

Когда речь заходит о вечном двигателе, обычно имеется в виду система, вырабатывающая больше энергии, чем потребляющая. Создав настоящий вечный двигатель можно было бы обеспечить вечный источник энергии.

Вечный двигатель. Научная фантастика? Или мы действительно сможем его построить? В прошлом было много заявлений о таких устройствах, и все они, мягко говоря, не соответствовали действительности. Смогут ли наши современные знания физики и Вселенной открыть реальные возможности создания вечного двигателя в будущем?

Вечное движение возможно? По крайней мере, оно не противоречит квантовой механике и первому закону Ньютона (материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного движения до тех пор, пока внешние воздействия не изменят этого состояния). Не так давно астрономы университета Миннесоты обнаружили в космосе «великое ничто» — пустое пространство протяженностью около миллиарда световых лет. Если представить себе, что в нем отсутствуют всякие взаимодействия, то камень, брошенный там, двигался бы с постоянной скоростью вплоть до смерти Вселенной. То есть фактически вечно.

К сожалению, у реального мира и фундаментальных законов физики отношение к вечному двигателю неизменно. Такая машина невозможна, так как она нарушила бы первый или второй закон термодинамики (этот внутренний стон вряд ли будет вашим последним).

Второй закон термодинамики относится к энтропии, определяя, что полная энтропия системы всегда будет увеличиваться с течением времени. Некоторая энергия всегда теряется из-за трения или иным образом рассеивается, поэтому не вся энергия создается в виде работы.

Первый закон термодинамики является выражением одного из наиболее общих законов природы – закона сохранения и превращения энергии в приложении к определенному и очень распространенному классу физических явлений. Энергия – это универсальная мера движения материи, которая остается постоянной при любых ее превращениях. Закон сохранения энергии говорит о несотворимости и неуничтожимости движения материи. Законы в науке отражают устойчивые, повторяющиеся связи между явлениями. В то же время законы имеют разную степень общности. Закон сохранения энергии относится к разряду наиболее фундаментальных законов природы. Он свидетельствует не только о сохранении материи и ее движения, но и о ее способности к качественным превращениям.

физика, вечный двигатель, вечное движение, движение, термодинамика, Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, трение, Бхаскара, двигатель Редхеффера, двигатель епископа Джона Уилкинса, Радиометр Крукса, «Пьющие птицы», «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

Конструкция настоящего вечного двигателя должна подчиняться следующему:

Даже с учетом предполагаемой неспособности вечного двигателя нарушить законы физики, это не остановливало амбициозных изобретателей от попыток добиться этого.

Бхаскара II: ртуть в колесе

Один из первых проектов вечного двигателя создан в XII веке — индийский математик и астроном Бхаскара II создал колесо с прикрепленными к нему сосудами, заполненными ртутью.

Вероятнее всего, для ученого это был лишь символ вечного круговорота бытия (сансара).

физика, вечный двигатель, вечное движение, движение, термодинамика, Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, трение, Бхаскара, двигатель Редхеффера, двигатель епископа Джона Уилкинса, Радиометр Крукса, «Пьющие птицы», «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

Бхаскара вряд ли считал свою философскую модель вечным двигателем, однако арабские и европейские исследователи отнеслись к этому вопросу абсолютно серьезно. Несбалансированное колесо стало классикой «вечного двигателестроения». В 13 веке французский архитектор Виллар де Оннекур воспользовался той же схемой, заменив ртуть молоточками. На практике такое колесо найдет точку равновесия и остановится, не сделав даже полного оборота.

Этот список далеко не исчерпывающий и в нем нет определенного порядка.

«Мистификация Редхеффера»

Филадельфия и Нью-Йорк были очарованы вечным двигателем Редхеффера, когда он был представлен в 1812 году. Демонстрационные шоу принесли автору тысячи долларов. Редхеффер утверждал, что «габбины» машины могут двигаться вечно.

Машина якобы работала по «предполагаемому принципу вечного движения за счет непрерывной нисходящей силы на наклонной плоскости», что создавало непрерывную горизонтальную составляющую силы. Редхеффер сконструировал машину, которая работала через маятник, приводимый в движение гравитацией, с большой горизонтальной шестерней, которая была связана с другой шестерней меньшего размера. Эти сдвоенные шестерни и связанный с ними вал вращались отдельно. На большую шестерню были помещены две аппарели, а на пандусах также были грузы. Эти грузы оттолкивали большую шестерню от вала. Возникающее в результате трение заставляло шестерню и вал вращаться.

Эта вращающаяся шестерня приводила в действие меньшую шестерню, если снять грузы, машина останавливалась. Редхеффер был настолько доволен своей машиной, что лоббировал в штате Пенсильвания создание более крупной машины. Государство, как оказалось, весьма разумно направило двух инспекторов для расследования потенциальных инвестиций.

физика, вечный двигатель, вечное движение, движение, термодинамика, Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, трение, Бхаскара, двигатель Редхеффера, двигатель епископа Джона Уилкинса, Радиометр Крукса, «Пьющие птицы», «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

Когда инспекторы прибыли, они обнаружили машину в запертой комнате, которую можно было увидеть только через окно. Один из инспекторов, Натан Селлер, взял с собой сына-подростка который заметил, что шестерни в машине работают как-то странно. Винтики и шестерни выглядели изношенными. Это означало, что вал, грузы и шестерня не приводили в движение меньшую шестерню, а неравномерная скорость движения механизма, свидетельствовавала о том, что двигатель приводился в действие с помощью сторонней энергии.

Читайте также:  Объем двигателя 125 см3

Один из этих наконечников на самом деле был заводным устройством. Двигатель вращал вал и, таким образом, приводил в действие шестерни. Люкенс показал Редхефферу копию машины, который был так поражен ее работой, что предложил деньги, чтобы узнать, как она работает.

В конце концов мошенник был разоблачен. Выяснилось, что на запертом чердаке сидел старик и вращал ручку устройства. Редхефферу пришлось спасаться бегством.

Вечный двигатель епископа Джона Уилкинса

физика, вечный двигатель, вечное движение, движение, термодинамика, Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, трение, Бхаскара, двигатель Редхеффера, двигатель епископа Джона Уилкинса, Радиометр Крукса, «Пьющие птицы», «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

В начале 1600 года вышла книга Уильяма Гилберта «De Magnete». Читателям был предложен увлекательный отчет об экспериментах Гилберта с магнитами.

Это вызвало большой энтузиазм и интерес к экспериментам в области магнетизма. Однако многие неправильно поняли это загадочное явление. Иоганн Кеплер попытался применить теорию для объяснения движения планет.

Кеплер играл с идеей, что Солнце является огромным магнитом, поля которого влияют на орбиты планеты, но позже он же и отверг это представление. Антон Месмер думал, что, возможно, магниты влияют на человеческое тело, думая, что они могут создавать магнитное влияние внутри людей. Предполагается, что в его работе впервые возникли фразы «животный магнетизм» и «месмеризм».

Уилкинс же долгие годы отстаивал возможность постройки вечного двигателя на базе магнитов. В качестве доказательства верности своих представлений Уилкинс использовал эскиз двигателя, состоящего из магнита, железного шарика и специальных дорожек (желобов).

Как должен был работать вечный двигатель Уилкинса? Сильный магнит помещается на колонке. К ней прислонены два наклонных жёлоба, один под другим, причём верхний имеет небольшое отверстие в верхней части, а нижний изогнут. Если на верхний жёлоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он, по замыслу Уилкинса, покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, провалится в нижний жёлоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадёт на верхний жёлоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение.

Здесь сразу видна вся абсурдность этого изобретения. Почему шарик будет скатываться вниз? Он скатывался бы, если бы был только под действием силы тяжести. Но на него действует магнит, который тормозит его спуск, и, следовательно, шарик не будет иметь достаточно энергии для того, чтобы прокатиться по закруглению и начать цикл сначала.

Успешный опытный образец Уилкинсу, разумеется, построить не удалось, но до самой смерти епископ полагал, что на основе его любимой конструкции все-таки можно построить вечный двигатель.

Сегодня нам сложно понять, почему в то время к этому устройству относились столь серьезно. Но, еще интереснее, то, что даже сегодня эта базовая концепция все еще используется в современных решениях вечного двигателея, так называемых магнитных двигателях.

физика, вечный двигатель, вечное движение, движение, термодинамика, Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, трение, Бхаскара, двигатель Редхеффера, двигатель епископа Джона Уилкинса, Радиометр Крукса, «Пьющие птицы», «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

Основная конструкция этих игрушек состоит из двух стеклянных колб, соединенных отрезком стеклянной трубки. Чуть более половины пространства внутри стеклянных колб и трубки заполнено жидкостью, обычно окрашенной в вакууме. Эта жидкость представляет собой дихлорметан или метиленхлорид, который имеет очень низкую температуру кипения.

Голова «птицы» покрыта войлоком или ватой, который впитывает воду, когда она «пьет». Испарение этой воды снижает температуру головы птицы, вызывая конденсацию дихлорметана. Когда птичка «пьет воду», вата пропитывается водой. При испарении воды температура головы птички снижается.

Затем давление выравнивается, вытесняя жидкость по мере продвижения. Это увеличивает вес хвостовой части, и птица возвращается в вертикальное положение, готовая к тому, что весь процесс начнется заново.

Этот пример учит нас всегда искать источник энергии, если он не очевиден сразу.

«Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

физика, вечный двигатель, вечное движение, движение, термодинамика, Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, трение, Бхаскара, двигатель Редхеффера, двигатель епископа Джона Уилкинса, Радиометр Крукса, «Пьющие птицы», «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

Это устройство, изобретенное где-то в 17 веке известным химиком Робертом Бойлем, представляет собой очень интересную концепцию, известно еще как «вечный плавучий сосуд» или «самотечный сосуд».

Принцип, лежащий в основе чаши, на самом деле довольно прост: вес жидкости в сосуде значительно превышает вес жидкости, содержащейся в горловине сосуда, это вызывает перепад давления, из-за чего вода поднимается вверх по горловине сосуда. Таким образом, жидкость вынуждена течь, чтобы компенсировать разницу в весе (гидростатическое давление). Если этой компенсации достаточно для подъема жидкости от горловины к верхней зоне, где заканчивается труба, система приобретает непрерывное поведение для компенсации разницы давлений. К сожалению, теоретические основы неверны, потому что они путают вес с давлением, и поэтому это никогда не сработает.

Вода в большей части чаши должна своим весом давить на воду в меньшей части, заставляя ту выливаться обратно в большую, и так бесконечно. Разумеется, те, кто учил физику в школе, сразу же поймут, что это бред не возмоэно. Вода установится на одном уровне как в большей, так и в меньшей части чаши.

«Радиометр Крукса»

«Радиометр Крукса» представляет собой стеклянную колбу с небольшим ротором внутри. Устройство похоже на ветряную мельницу, которая находится в герметичной камере, почти вакууме. При наличии источника света достаточной силы мельница будет постоянно вращаться без всякой видимой на то причины.

физика, вечный двигатель, вечное движение, движение, термодинамика, Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, трение, Бхаскара, двигатель Редхеффера, двигатель епископа Джона Уилкинса, Радиометр Крукса, «Пьющие птицы», «Самозаполняющаяся чаша» Роберта Бойля

Уильям Крукс предположил, что световые фотоны толкают лопасти мельницы за счет радиационного давления. Он построил первый рабочий прототип в 1873 году, но, к сожалению, вывод Крука был неверным.

Более разумное объяснение пришло несколько лет спустя, когда Осборн Рейнольдс предположил, что световые фотоны нагревают молекулы газа на одной стороне лопастей, которые затем перетекают в молекулы более холодного газа на обратной стороне, тем самым поворачивая их.

Сам Крукс неверно предположил, что силы, воздействующие на лопасти, связаны с давлением света. Эту теорию первоначально поддерживал Джеймс Максвелл, который предсказал существование силы света. Такое объяснение еще часто встречается в инструкциях, поставляющихся вместе с устройством. Первый эксперимент, опровергший эту теорию, был проведен Артуром Шустером в 1876 году, который заметил, что на стеклянную колбу радиометра Круткса оказывала действие сила в направлении, противоположном вращению лопастей. Это показало, что сила, поворачивающая лопасти, создавалась внутри радиометра. Если давление света было причиной вращения, то чем выше вакуум в колбе, тем меньше будет сопротивление воздуха движению, и тем быстрее лопасти должны вращаться. В 1901 году с помощью более совершенного вакуумного насоса российский ученый Петр Лебедев доказал, что радиометр работает только когда в колбе находится газ под низким давлением; в высоком вакууме лопасти остаются неподвижными. Действительно, если давление света было бы движущей силой, то радиометр вращался в обратном направлении, так как фотон, отраженный светлой стороной лопасти, передаст ей больше момента, чем фотон, поглощенный темной стороной. На самом деле давление света слишком мало, чтобы привести лопасти в движение.

Итак, сможем ли мы когда-нибудь построить настоящий вечный двигатель? Кажется, по крайней мере на данный момент, это маловероятно. Но, это точно, не остановит многих начинающих изобретателей в будущем от хотя бы попыток.

Купите Постеры для дома, офиса, бара на сайте «Наука и техика» в подарок себе и близким. Недорогой сюрприз шефу, друзьям, клиентам и сотрудникам.

Источник

Цикл и двигатели Аткинсона

В автомобильном строении легковых автомобилей уже более века стандартно используются двигатели внутреннего сгорания. У них есть некоторые минусы, над которыми годами бьются ученые и конструкторы. В результате этих исследований получаются довольно интересные и странные «движки».

История создания мотора с циклом Аткинсона корнями уходит в далекую историю. Начнем с того, что первый классический четырехтактный двигатель был изобретен немцем Николаусом Отто в 1876.

Цикл такого мотора довольно прост: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Всего через 10 лет после изобретения двигателя Отто, англичанин Джеймс Аткинсон предложил модифицировать немецкий мотор. По сути, двигатель остается четырехтактным. Но Аткинсон немного изменил продолжительность двух из них: первые 2 такта короче, остальные 2 длиннее.

Сэр Джеймс реализовал эту схему, с помощью изменения длинны ходов поршней. Но в 1887 году такая модификация двигателя Отто не нашла применения. Несмотря на то, что производительность мотора увеличилась на 10%, сложность механизма не позволяла массово применять цикл Аткинсона для автомобилей.

В наше время двигатель, работающий по принципу цикла Аткинсона, ставят на гибриды. Особенно преуспели в этом японцы, которые всегда заботятся об экологичности своих авто. Гибридные Prius от Toyota активно заполняют мировой рынок. Принцип работы цикла Аткинсона Как говорилось ранее, цикл Аткинсона повторяет те же такты, что и цикл Отто. Но при использовании одинаковых принципов, Аткинсон создал совершенно новый двигатель.

Мотор сконструирован так, что поршень совершает все четыре такта за один поворот коленвала. Кроме того, такты имеют разную длину: ходы поршня во время сжатия и расширения короче, чем во время впуска и выпуска. То есть, в цикле Отто впускной клапан закрывается почти сразу.

В цикле Аткинсона этот клапан закрывается на половине пути к верхней мертвой точке. В обычном ДВС в этот момент уже происходит сжатие. Двигатель модифицирован особым коленвалом, в котором смещены точки крепления. Благодаря этому, степень сжатия мотора возросла, а потери на трении минимизировались.

В XIX веке двигатель распространения не получил из-за сложной механики. В XXI веке двигатель Аткинсона с компьютерным регулированием времён тактов применяется, например, в автомобилях «Toyota Prius» и «Lexus HS 250h».

Цикл Аткинсона позволяет получить лучшие экологические показатели и экономичность, но требует высоких оборотов. На малых оборотах выдаёт сравнительно малый момент и может заглохнуть.

На Приусе особенно выгодно применение двигателя Аткинсона, так как на малых оборотах он не нагружается. Приус разгоняется электро-мотором, который выдаёт полный момент в широком диапазоне оборотов.

Одна из самых известных машин – MazdaXedos 9/Eunos800, которая выпускалась в 1993-2002 годы. Затем, ДВС Аткинсона взяли на вооружение производители гибридных моделей. Одной из самых известных компаний, использующих этот мотор, является Toyota, выпускающая Prius, Camry, Highlander Hybrid и Harrier Hybrid. Такие же двигатели используются в Lexus RX400h, GS 450h и LS600h, а «Форд» и «Ниссан» разработали Escape Hybrid и Altima Hybrid.

Гибриды, работающие на цикле Аткинсона, полностью удовлетворяют потребностям клиентов и экологическим нормам. К тому же прогресс не стоит на месте, новые модификации аткинсоновского мотора улучшают его плюсы и уничтожают минусы.

Источник

Нейтронно-электронный двигатель. Передовые исследования и новые возможности

Нейтронно-электронный двигатель представляет собой уникальную среду для образцов, которая позволяет исследовать структурные изменения в новых сплавах, разработанных для среды высокотемпературного усовершенствованного двигателя внутреннего сгорания, работающего в реальных условиях. Новый двигатель создается специально для работы внутри нейтронного луча. Он может обеспечивать уникальную среду для образцов, позволяя исследовать структурные изменения в новых сплавах.

Они разработаны для среды с высокими температурами в усовершенствованных двигателях внутреннего сгорания, которые работают в реальных условиях. Впервые такая возможность предоставилась в 2017 году. Тогда исследователи создали прототип нового двигателя, его основная часть состояла их блока цилиндров. Он был отлит из нового жаропрочного алюминиево-цериевого сплава, созданного в лаборатории.

двигатель внутреннего сгорания, ДВС, нейтронно-электронный двигатель, нейроны, электроны, нейтронный дифрактометр, VULCAN

Первый в мире эксперимент проанализировали методом нейтронографии с использованием специального оборудования нейтронного расщепления нейтронов с использованием нейтронного дифрактометра VULCAN. Оказалось, что в ходе эксперимента была доказана не только стойкость сплава, но и ценность использования нейтронов для анализа новых материалов.

Они способны глубоко проникать даже в самые плотные металлы представляя возможность выявления структурной информации атомного масштаба. Ученые выяснили, как сплавы работают при высоких температурах, экстремальном напряжении и растяжении, выявив самые мелкие дефекты.

Успех стал причиной разработки нового механизма, возможности которого основаны на двухлитровом четырехцилиндровом автомобильном двигателе, модифицированном для работы с одним цилиндром. Платформа двигателя может вращаться вокруг оси цилиндра, и тем самым обеспечивается максимальная гибкость измерений. Нейтронные исследования с такиоборудованием будут иметь высокую эффективность с применением охлаждающей жидкости и масла на основе фторуглерода.

двигатель внутреннего сгорания, ДВС, нейтронно-электронный двигатель, нейроны, электроны, нейтронный дифрактометр, VULCAN

Компоненты двигателя внутреннего сгорания подвергаются экстремальным термомеханическим циклам во время работы, и постоянная потребность в повышении эффективности двигателя при сохранении или повышении надежности приводит к разработке легких материалов с улучшенной термической и механической целостностью.

Понимание поведения новых материалов в динамической работе требует инструментов для определения характеристик, но обычные измерения поведения материала во время реальной работы двигателя очень ограничены. Проникающая способность нейтронов может обеспечить неинвазивное измерение деформаций решетки внутри компонентов горящего двигателя, что позволяет оперативно изучать сложные состояния нагрузки и температурные градиенты в твердых материалах.

Двигатель для нейтронно-физических исследований для оценки новых материалов и конструкций усовершенствованных транспортных средств с использованием оборудования источника расщепления нейтронов. Фото: Джилл Хемман / ORNL, Департамент энергетики США и Юго-Западный исследовательский институт.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) преобразует химическую энергию, хранящуюся в топливе, в механическую энергию путем прямого воздействия на компоненты двигателя силы, возникающей в результате расширения газов с высокой температурой и высоким давлением, образующихся при сгорании.

В поршневом двигателе как неподвижные компоненты (например, головка блока цилиндров, гильза), так и подвижные компоненты (например, поршни и клапаны) подвергаются сложным термомеханическим циклам с частотами от менее 1000 об/мин на холостом ходу до почти 20000 об/мин.

Двигатели с искровым зажиганием (бензиновые), и двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) подвергаются быстрому выделению химической энергии, вызывая чрезвычайно переходные состояния нагрузки и температурные градиенты внутри камеры сгорания. Обычно двигатели работают при пиковых температурах газа, превышающих 2200°C, и максимальных давлениях от 0,5 до 2.5 МПа при скорости повышения давления от 10 до 50 МП /мс, а во время аномальных событий горения, таких как преждевременное зажигание и детонация, скорость повышения давления может превышать 100 МПа/мс.

Разработка и внедрение новых материалов с улучшенной механической и термической целостностью может повысить надежность и эффективность, а также способствовать повышеннтю рабочих температур и использования технологий принудительной подачи воздуха, что еще больше увеличивает эффективность.

двигатель внутреннего сгорания, ДВС, нейтронно-электронный двигатель, нейроны, электроны, нейтронный дифрактометр, VULCAN

Литая головка блока цилиндров стандартного производителя ( слева ) изображена рядом с головкой блока цилиндров из алюминиево-цериевого (AlCe) сплава ( справа ), изготовленной из форм, напечатанных на 3D-принтере. Оборудование головки цилиндров, включая монтажные шпильки, клапаны и свечу зажигания, было перенесено со стандартной головки на головку AlCe.

Лабораторные исследования инженерных материалов с помощью физического моделирования часто проводятся в попытке удовлетворить требования строгой эксплуатации. Понимание динамического поведения, такого как температура, напряжение и деформация во время работы, ценно для разработки новых материалов и для инженеров, стремящихся повысить эффективность проектирования. долговечность и безопасность. Однако из-за отсутствия инструмента неразрушающей оценки, который может имитировать реальные рабочие условия внутри ДВС, истинное понимание динамического термомеханического поведения и реакции компонентов двигателя ограничено.

Дифракцию нейтронов часто используют для измерения деформации решетки из-за температуры или напряжения, текстуры микроструктуры и ее эволюции, а также фазовых фракций глубоко внутри инженерных компонентов, которые не могут проникнуть даже высокоэнергетические рентгеновские лучи, что делает нейтроны уникальными для изучения поведения материалов в больших структурах.

Дифрактометр VULCAN предназначен для исследования деформации, фазового превращения, остаточного напряжения в материалах, которые обычно проходят физическое моделирование в лабораторном масштабе с приложенной нагрузкой и температурами.

Эта экспериментальная платформа была выбрана и разработана с учетом следующих соображений безопасности и сбора данных: 1) экспериментальная установка обеспечивала автономную практическую работу работающего двигателя, 2) компактные габаритные размеры, не выходящие за пределы ограниченного пространства на VULCAN, 3) интегрированный генератор устранил необходимость в автономном динамометре для приема нагрузки от двигателя, 4) двигатель имел воздушное охлаждение и, таким образом, не сталкивался с проблемами сильного ослабления нейтронов или фона рассеяния водородосодержащим теплоносителем, 5) двухклапанная конструкция толкателя сводила к минимуму количество стальных компонентов в головке блока цилиндров, которые могут ослабить рассеянные нейтроны из измерительного объема (ов),6) относительно простая конструкция системы смазки не имела масляных каналов в верхней или передней части двигателя, которые могли бы ослабить падающие или рассеянные нейтроны) электрический стартер позволял запускать двигатель дистанционно.

двигатель внутреннего сгорания, ДВС, нейтронно-электронный двигатель, нейроны, электроны, нейтронный дифрактометр, VULCAN

Эта технология может быть использована для быстрого тестирования новых материалов или того, как геометрия системы влияет на охлаждение и внутреннюю деформацию во время работы. Сплав AlCe, из которого была изготовлена ​​головка, был разработан в рамках проекта Института критических материалов и предназначен для высокотемпературных применений, в которых алюминиевые сплавы долгое время не находили применения. Сплав использует в качестве первичной добавки элемент церий и имеет состав Al-12 мас.% Ce-0,4 мас.% Mg. Этот состав был выбран, поскольку он находится рядом с эвтектикой Al-Ce, создавая литейный материал, и предыдущие нейтронные исследования, проведенные с этим сплавом, показали, что незначительные добавки Mg оказывают большое положительное влияние на способность распределения нагрузки большей части Al11Ce 3 интерметаллических соединений.

Исследователи заинтересованы в создании точных прогнозов таких явлений, как потери тепла, гашение пламени и испарение топлива, впрыскиваемого в цилиндр, особенно во время работы двигателя с холодным запуском, когда выбросы часто самые высокие. Ожидается, что данные, полученные от нейтронно-электронного двигателя, дадут новое понимание того, как температура металлических компонентов двигателя изменяется в двигателе в течение цикла двигателя.

Купите Постеры для дома, офиса, бара на сайте «Наука и техика» в подарок себе и близким. Новогодний недорогой сюрприз шефу, друзьям, клиентам и сотрудникам.

Пазлы для детей и взрослых по низкой цене. ПАЗЛЫ ТАНК, САМОЛЕТ, ВЕРТОЛЕТ. Красочный подарок под елку. Оригинальный сюрприз.

Источник

Варп-двигатель для межзвездных путешествий – фантастика или реальность?

Используя волну для создания искривленного пузыря в «метрике Алькубьерра», который искажает пространство-время, сжимая пространство перед ним, пока его задняя часть растягивается. Теоретически, перемещение варп-пузыря может намного превышать скорость света.

Проблема космических путешествий заключается в огромном количестве времени, которое потребуется, чтобы путешествовать между ними. Используя лучшие средства движения, которые у нас есть сейчас, нам потребовались бы десятки тысяч лет, чтобы достичь ближайшей звезды. Главной проблемой является ограничение космической скорости, открытое Эйнштейном.

Обойти теорию относительности Эйнштейна, преодолев скорость света

В 1994 году физик Мигель Алькубьерре предложил способ двигаться быстрее, если совершить поездку на пузыре в пространстве-времени с помощью диска Алькубьерра. Математические выкладки и научная база для создания настоящего варп-двигателя не противоречат Общей теории относительности. Он заинтересовался этим способом межзвездных путешествий после того, как увидел его в действии — при преодолении гигантских расстояний в научно-фантастических произведениях.

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

В «метрике Алькубьерра» можно использовать волну для создания искривленного пузыря, который искажает пространство-время, сжимая пространство перед ним, пока его задняя часть растягивается. Теоретически, перемещение варп-пузыря может намного превышать скорость света.

Если бы транспортное средство находилось внутри такого пузыря, оно быстро переместилось бы вместе с ним. Его собственная скорость будет иметь гораздо меньшее значение, чем скорость пузыря. Поскольку сам корабль будет нормально путешествовать через свою текущую область пространства-времени внутри пузыря, никакие релятивистские эффекты не будут задействованы. Подумайте о мухе внутри движущегося автомобиля, обеспечивающего свое собственное движение вперед, назад и из стороны в сторону.

Сущность процесса

Варп-двигатель расширяет и сжимает пространство-время вокруг корабля и его пузыря. Аппарат в принципе не ускоряется и не движется. Движется материя вокруг него и таким образом толкает его вперед. Сжатие пространства-времени перед космическим аппаратом будет тянуть его, а расширение позади него будет продолжать это движение вперед. Эйнштейн показал, что пространство-время может искривляться массой или энергией, следовательно, им можно манипулировать и другими способами. Причина, по которой этот корабль мог бы двигаться быстрее света, — в том, что Общая теория относительности гласит, что ничто в пространстве не может преодолеть предел скорости, однако нет никакого предела скорости для расширения или сжатия самого пространства. Мы ничего не движем в пространстве — мы движем само пространство.

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

Работа Алькубьерре была обнадеживающей и впечатляющей, но в ней было и немало дыр. В оригинальной работе он теоретизировал, что для обеспечения такого корабля достаточной мощностью понадобилось бы очень много отрицательной энергии. Проблема заключается в том, что отрицательная энергия неуловима, даже многие физики сомневаются в ее существовании, не говоря уже о том, что нам удастся произвести огромные ее объемы.

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

Фантастические мечты

В некоторых моделях — например, в концепции Гарольда Уайта — космический аппарат на варп-двигателе может двигаться в 10 раз быстрее света. На такой скорости мы смогли бы добраться до ближайшей экзопланеты — альфы Центавра B b — всего за шесть месяцев, несмотря на то, что она находится более чем в четырех световых годах от Земли. Самые быстрые современные аппараты могут достигать скорости чуть выше 32 тысяч километров в час: путешествие до альфы Центавра B b на такой скорости займет 142 тысячи лет. Тридцать две тысячи километров в час — это около 0,003% скорости света.

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

Путешествие на такой скорости позволило бы человечеству преодолеть космологический горизонт и исследовать не только свою Вселенную, но и Мультивселенную. Теоретически у скорости варп-двигателя есть предел, но даже эти теоретические пределы дали бы нам возможность перемещаться в новые галактики за долю доли секунды. В качестве преимущества корабль смог бы ускоряться и замедляться, а пассажиры бы не испытывали замедления времени.

Космические деформации реальны

Негативная материя, вероятно, является лучшим сценарием, если быстрее космического полета оказывается невозможным. К сожалению, все еще есть некоторые недостатки. Неясно, существует ли вообще отрицательная материя в нашей вселенной (есть предположение, что она может быть доминирующей формой материи в отдаленных областях космоса, которые, по-видимому, почти полностью лишены галактик; положительная материя будет постепенно «отталкиваться» в отдельные регионы, где образуются нормальные галактики и звезды).

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

Даже если объекты не могут двигаться быстрее скорости света, кажется, что само пространство (в соответствии с тем, что в настоящее время известно об общей теории относительности) может. Пространство может расширяться быстрее скорости света, унося очень далекие галактики от Солнечной системы быстрее, чем свет, даже если они находятся в состоянии покоя относительно своих локальных соседей в космосе. Кажется, что пространство-время можно расширить или сжать с любой скоростью. В этом случае космическое путешествие быстрее света стало бы возможным, просто расширив пространство позади и сузив пространство перед ним.

Это может быть достигнуто путем применения огромного количества отрицательной энергии (отрицательной массы, отрицательной гравитации) за пределами «искривленного пузыря» нормали, окружающей объект. Мексиканский физик Мигель Алькубьерре продемонстрировал, что концепция возможна, по крайней мере, в принципе, но на практике она требует невероятно большого количества отрицательной энергии.

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

Проблемы

Помимо источников энергии, проблемой также считаются частицы, ускоренные во время путешествия, которые ненароком могут быть запущены при торможении и уничтожать целые миры. Более того, есть вероятность, что замедлиться, как только начнется движение, будет уже невозможно, а экипаж может погибнуть по целому ряду причин.

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

Исследования продолжаются

Бесконтактный варп-привод, приводимый в действие источником отрицательной энергии, несомненно, находится на расстоянии многих поколений от своего изобретения. Основные функциональные компоненты этого привода еще не обнаружены, и даже в настоящее время их невозможно эффективно использовать. Подобно червоточинам, возможности, которые могут предоставить варп-двигатели, невероятны, но добиться их реализации будет нелегко. Больше открытий о темной энергии может привести к созданию поля пространства-времени, в котором все три энергетические условия могут быть нарушены. До тех пор люди должны будут использовать ракеты.

варп-двигатель, варп-пузырь, теория относительности, Эйнштейн, метрика Алькубьерра, Земля, пространство, космос, скорость света, астероид, солнечные вспышки, звезда, планета

Путешествие на такой скорости позволило бы человечеству преодолеть космологический горизонт и исследовать не только свою Вселенную, но и Мультивселенную. Теоретически у скорости варп-двигателя есть предел, но даже эти теоретические пределы дали бы нам возможность перемещаться в новые галактики за долю доли секунды.

Пространственно-временная матрица

Линии пространства / времени изогнуты в направлении передней части космического корабля в форме воронки, а линии пространства / времени набухают (расширяются), как воздушный шар, надутый сзади. Таким образом, транспортное средство отталкивается сзади с отрицательной кривизной, а спереди с положительной кривизной спереди. Пространство само по себе является космическим кораблем.

Источник

Двигатель внутреннего сгорания

Это вступительная часть цикла статей посвящённых Двигателю Внутреннего Сгорания, являющаяся кратким экскурсом в историю, повествующая об эволюции ДВС. Так же, в статье будут затронуты первые автомобили.

В следующих частях будут подробно описаны различные ДВС:

• Шатунно-поршневые
• Роторные
• Турбореактивные
• Реактивные

Паровая машина, послужившая прародителем ДВС, по своей сути являлась двигателем внешнего сгорания, так как горение топлива происходило в отдельно стоявшем котле, а рабочее тело (пар) подавалось в цилиндр по трубам.
Такая конструкция приводила к большим потерям тепла (энергии) и черезмерному расходу топлива.

Для преодоления этих недостатков необходимо было сделать так, чтоб топливо сгорало непосредственно в самом цилиндре. Реализацией этой идеи и стал Д вигатель В нутреннего С горания.

Двухтактный ДВС — на первом такте происходит впуск и сжатие горючей смеси, а на втором такте расширение и выпуск отработанных газов.

Четырёхтактный ДВС — на первом такте происходит впуск, на втором сжатие, на третьем расширение, на четвёртом выпуск.

Звёздообразный, или радиальный ДВС — имеет небольшую длину и позволяет компактно размещать большое количество цилиндров.

Ротативный ДВС — двигатель вращается вокруг неподвижного коленчатого вала.

Роторный ДВС — за один оборот двигатель выполняет один рабочий цикл.

Турбореактивный ДВС — в основном используются на самолётах.

Реактивный ДВС — используется в ракетах.

Дени ПапенК первым попыткам создать ДВС (если не брать в расчёт артиллерийские орудия) можно отнести проект порохового двигателя в виде цилиндра с поршнем, предложенный Христианом Гюйгенсом и Дени Папеном, в 17 веке.

Чуть позже, Папен, вместо пороха залил в цилиндр воду, которая доводилась до кипения костром, разожженным под цилиндром, а образующийся пар толкал поршень.
Тогда эта идея, отчасти, поспособствовала созданию паровой машины, а сейчас поршень и цилиндр используется в современных шатунно-поршневых ДВС.

Существовали и другие изобретатели 17-18 веков пытавшиеся создавать ДВС, но им не удалось добиться сколько-нибудь значимых результатов, да и информации о них крайне мало.

В 1801 году, Филипп Лебон — французский инженер и изобретатель газового освещения, зарегистрировал патент на двигатель внутреннего сгорания работающий на смеси газа и воздуха.

В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый «светильный газ» из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала в рабочий цилиндр, где и воспламенялась.

В связи со смертью Лебона, в 1804 году, двигатель так и остался проектом на бумаге.

К сожалению, не нашёл никаких картинок.

В 1806 году, французский изобретатель Джозеф Ньепс вместе со своим братом Клодом, сконструировали прототип двигателя внутреннего сгорания и назвали его «Pyreolophore».

Двигатель был установлен на лодку, которая смогла подняться вверх по течению реки Сона. Спустя год, после испытаний, братья получили патент на своё изобретение, подписаный Наполеоном Бонопартом, сроком на 10 лет.

Правильнее всего, было бы назвать этот двигатель реактивным, так как его работа заключалась в выталкивании воды из трубы находящейся под днищем лодки…

Двигатель состоял из камеры поджигания и камеры сгорания, сильфона для нагнетания воздуха, топливо-раздаточного устройства и устройства зажигания. Топливом для двигателя служила угольная пыль.

Сильфон впрыскивал струю воздуха смешанную с угольной пылью в камеру поджигания где тлеющий фитиль зажигал смесь. После этого, частично подожжённая смесь (угольная пыль горит относительно медленно) попадала в камеру сгорания где полностью прогорала и происходило расширение.
Далее давление газов выталкивало воду из выхлопной трубы, что заставляло лодку двигаться, после этого цикл повторялся.
Двигатель работал в импульсном режиме с частотой

Спустя некоторое время, братья усовершенствовали топливо добавив в него смолу, а позже заменили его нефтью и сконструировали простую систему впрыска.
В течении следующих десяти лет проект не получил никакого развития. Клод уехал в Англию с целью продвижения идеи двигателя, но растратил все деньги и ничего не добился, а Джозеф занялся фотографией и стал автором первой в мире фотографии «Вид из окна».

Принято считать, что братья Ньепс были авторами первой в мире системы впрыска.

Во Франции, в доме-музее Ньепсов, выставлена реплика «Pyreolophore».

Справа стоит самокат (дрезина — лат. быстроя нога), который Джозеф Ньепс построил в 1817 году.

В том же 1807 году, швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Рива сконструировал двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием. Топливом для двигателя служил водород, а идею электрического поджига, де Рива позаимствовал у Алессандро Вольта.

Чуть позже, де Рива водрузил свой двигатель на четырёхколёсную повозку, которая, по мнению историков, стала первым автомобилем с ДВС.

Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока («Вольтов столб»).

В 1800 году построил химическую батарею, что позволило получать электричество с помощью химических реакций.

Именем Вольты названа единица измерения электрического напряжения — Вольт.


A — цилиндр, B — «свеча» зажигания, C — поршень, D — «воздушный» шар с водородом, E — храповик, F — клапан сброса отработанных газов, G — рукоятка для управления клапаном.

Водород хранился в «воздушном» шаре соединённым трубой с цилиндром. Подача топлива и воздуха, а так же поджиг смеси и выброс отработанных газов осуществлялись вручную, с помощью рычагов.

• Через клапан сброса отработанных газов в камеру сгорания поступал воздух.
• Клапан закрывался.
• Открывался кран подачи водорода из шара.
• Кран закрывался.
• Нажатием на кнопку подавался электрический разряд на «свечу».
• Смесь вспыхивала и поднимала поршень вверх.
• Открывался клапан сброса отработанных газов.
• Поршень падал под собственным весом (он был тяжёлый) и тянул верёвку, которая через блок поворачивала колёса.

После этого цикл повторялся.

В 1813 году де Рива построил ещё один автомобиль. Это была повозка длиной около шести метров, с колесами двухметрового диаметра и весившея почти тонну.
Машина смогла проехать 26 метров с грузом камней (около 700 фунтов) и четырьмя мужчинами, со скоростью 3 км/ч.
С каждым циклом, машина перемещалась на 4-6 метров.

Мало кто из его современников серьезно относился к этому изобретению, а Французская Академия Наук утверждала, что двигатель внутреннего сгорания никогда не будет конкурировать по производительности с паровой машиной.

В Парижском «Музее искусств и ремёсел» экспонируется модель автомобиля Франсуа де Рива.

Сэмюэль БраунВ 1825 году, английский инженер и изобретатель Сэмюэль Браун, создал двигатель работающий на газе (водород).

Принцип работы двигателя основывался на сжигании воздуха в цилиндре, что приводило к созданию вакуума и втягивании поршня, а для более эффективного охлаждения, цилиндр окружала водяная рубашка.

Двигатель использовался для перекачки воды и для приведения в движение речных судов. Браун создал компанию по производству двигателей для лодок и барж, некоторые из которых достигали скорости 14 км/ч. Тем не менее, предприятие оказалось неудачным из-за перебоев с поставками топлива и высокой стоимости.

Сэмюэль МориВ 1826 году, Сэмюэль Мори, пионер американского «паростроения», запатентовал двигатель внутреннего сгорания работающий на скипидаре и спирте.

Двигатель имел много общего с современными, он состоял из двух цилиндров с водяной рубашкой, карбюратора и выпускных клапанов.

Информации очень мало, поэтому пишу что есть:

Мори продемонстрировал свой ​​двигатель в Нью-Йорке и Филадельфии, о чём есть свидетельства очевидцев. Двигатели были установлены на лодку и на телегу. Во время демонстрации «автомобиля», Мори не справился с управлением и съехал в канаву. Это была первая в США поездка на автомобиле. Несмотря на успех, Мори не смог найти покупателя.

Популяризатором идеи Мори был Чарльз Дьюри, изобретатель, сконструировавший первый бензиновый двигатель в Америке. Он профинансировал создание двух рабочих реплик двигателя Мори, одна из которых находится в распоряжении Смитсоновского института, а другая принадлежит Дин Камен.

В 1833 году, американский изобретатель Лемюэль Веллман Райт, зарегистрировал патент на двухтактный газовый двигатель внутреннего сгорания с водяным охлаждением.

Дугалд Клерк (см. ниже) в своей книге «Gas and Oil Engines» написал о двигателе Райта следующее:

Неизвестно, был ли когда-либо этот двигатель построен, однако есть его чертёж:

В 1838 году, английский инженер Уильям Барнетт получил патент на три двигателя внутреннего сгорания.

Первый двигатель — двухтактный одностороннего действия (топливо горело только с одной стороны поршня) с отдельными насосами для газа и воздуха. Поджиг смеси происходил в отдельном цилиндре, а потом горящая смесь перетекала в рабочий цилиндр. Впуск и выпуск осуществлялся через механические клапана.

Второй двигатель повторял первый, но был двойного действия, то есть горение происходило попеременно с обоих сторон поршня.

Третий двигатель, так же был двойного действия, но имел впускные и выпускные окна в стенках цилиндра открывающееся в момент достижения поршнем крайней точки (как в современных двухтактниках). Это позволяло автоматически выпускать выхлопные газы и впускать новый заряд смеси.

Отличительной особенностью двигателя Барнетта было то, что свежая смесь сжималась поршнем перед воспламенением.

Чертёж одного из двигателей Барнетта:

Двигатель Барнетта

В 1853-57 годах, итальянские изобретатели Еугенио Барзанти и Феличе Маттеуччи разработали и запатентовали двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания мощность 5 л/с.
Патент был выдан Лондонским бюро так как итальянское законодательство не могло гарантировать достаточную защиту.

Строительство прототипа было поручено компании «Bauer & Co. of Milan» (Helvetica), и завершено в начале 1863 года. Успех двигателя, который был гораздо более эффективным чем паровая машина, оказался настолько велик, что компания стала получать заказы со всего света.

Ранний, одноцилиндровый двигатель Барзанти-Маттеуччи:

Модель двухцилиндрового двигателя Барзанти-Маттеуччи:

Маттеуччи и Барзанти заключили соглашение на производство двигателя с одной из бельгийских компаний. Барзанти отбыл в Бельгию для наблюдения за работой лично и внезапно умер от тифа. Со смертью Барзанти все работы по двигателю были прекращены, а Маттеуччи вернулся к своей прежней работе в качестве инженера-гидравлика.

В 1877 году, Маттеуччи утверждал, что он с Барзанти были главными создателями двигателя внутреннего сгорания, а двигатель построенный Августом Отто очень походил на двигатель Барзанти-Маттеуччи.

Документы касающиеся патентов Барзанти и Маттеуччи хранятся в архиве библиотеки Museo Galileo во Флоренции.

В 1860 году, бельгийский инженер Жан Жозеф Этьен Ленуар построил двигатель внутреннего сгорания с водяным охлаждением, представлявший собой переделанную одноцилиндровую горизонтальную паровую машину двойного действия, работавший на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием. Мощность двигателя составляла 12 л/с.

Двигатели Ленуара использовались как стационарные, судовые, на локомотивах и на дорожных экипажах.

Принцип работы прост: смесь, с помощью одного золотникового устройства, попеременно подавалась в полости цилиндра и поджигалась от «свечи», а через другой золотник выбрасывались отработанные газы.

В зависимости от положения золотника, окна (4) и (5) сообщаются с замкнутым пространством (6) окружающим золотник и заполненным паром, или с полостью 7, соединённой с атмосферой или конденсатором.

Это был первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания. К 1865 году более 400 единиц использовались во Франции и около 1000 в Великобритании.


Двигатель Ленуара. «Музей искусств и ремёсел». Париж.

В 1862 году Ленуар построил первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, адаптировав свой ​​двигатель для работы на жидком топливе.

Даже капот есть

После появления четырёхтактного двигателя конструкции Николауса Отто, двигатель Ленуара быстро потерял свои позиции на рынке.

В 1861 году, французский инженер Альфонс Эжен Бо де Роша получил патент на четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания. Проект был реализован только на бумаге.

Картинок я не нашёл.

ОттоКарл О́йген Ла́нгенВ 1863 году, Николаус Август Отто и Карл Ойген Ланген сконструировали атмосферный двигатель внутреннего сгорания и основали завод по его производству «N. A. Otto & Cie».

В 1867 году на «Парижской Всемирной Выставке» их двигатель был удостоен золотой медали.

Langen & Otto

После банкротства в 1872 году, Ланген и Отто основали новую компанию, которая сегодня известна как «Deutz AG». На должность топ-менеджера был принят Готлиб Даймлер, который в свою очередь, взял на должность главного конструктора своего друга Вильгельма Майбаха.

Самым главным изобретением Николауса Отто был двигатель с четырёхтактным циклом — циклом Отто. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей.

Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто, но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша (см. выше). Группа французских промышленников оспорила патент Отто в суде, суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.

Не смотря на то, что конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним опытом модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область их применения.
Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два — в Москве и Петербурге.

В 1865 году, французкий изобретатель Пьер Хьюго получил патент на машину представлявшую собой вертикальный одноцилиндровый двигатель двойного действия, в котором для подачи смеси использовались два резиновых насоса, приводимых в действие от коленчатого вала.

Позже Хьюго сконструировал горизонтальный двигатель схожий с двигателем Ленуара.


Science Museum, London.

Маркус ЗигфридВ 1870 году, австро-венгерский изобретатель Сэмюэль Маркус Зигфрид сконструировал двигатель внутреннего сгорания работающий на жидком топливе и установил его на четырёхколёсную тележку.

Сегодня этот автомобиль хорошо известен как «The first Marcus Car».

The first Marcus Car

The first Marcus Car

В 1887 году, в сотрудничестве с компанией «Bromovsky & Schulz», Маркус построил второй автомобиль — «Second Marcus Car».

Second Marcus Car

Джордж БрайтонВ 1872 году, американский изобретатель Джордж Брайтон запатентовал двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания постоянного давления, работающий на керосине.
Брайтон назвал свой двигатель «Ready Motor».

Первый цилиндр выполнял функцию компрессора, нагнетавшего воздух в камеру сгорания, в которую непрерывно поступал и керосин. В камере сгорания смесь поджигалась и через золотниковый механизм поступало во второй — рабочий цилиндр. Существенным отличием от других двигателей, было то, что топливовоздушная смесь сгорала постепенно и при постоянном давлении.

Двигатель Брайтона

Интересующиеся термодинамическими аспектами двигателя, могут почитать про «Цикл Брайтона».

Дугалд КлеркВ 1878 году, шотландский инженер Сэр (в 1917 году посвящён в рыцари) Дугалд Клерк разработал первый двухтактный двигатель с воспламенением сжатой смеси. Он запатентовал его в Англии в 1881 году.

Двигатель работал любопытным образом: в правый цилиндр подавался воздух и топливо, там оно смешивалось и эта смесь выталкивалась в левый цилиндр, где и происходило поджигание смеси от свечи. Происходило расширение, оба поршня опускались, из левого цилиндра (через левый патрубок) выбрасывались выхлопные газы, а в правый цилиндр всасывалась новая порция воздуха и топлива. Следуя по инерции поршни поднимались и цикл повторялся.

Карл БенцВ 1879 году, Карл Бенц, построил вполне надежный бензиновый двухтактный двигатель и получил на него патент.

Однако настоящий гений Бенца проявился в том, что в последующих проектах он сумел совместить различные устройства (дроссель, зажигание с помощью искры с батареи, свеча зажигания, карбюратор, сцепление, КПП и радиатор) на своих изделиях, что в свою очередь стало стандартом для всего машиностроения.

В 1883 году, Бенц основал компанию «Benz & Cie» по производству газовых двигателей и в 1886 году запатентовал четырехтактный двигатель, который он использован на своих автомобилях.

Благодаря успеху компании «Benz & Cie», Бенц смог заняться проектированием безлошадных экипажей. Совместив опыт изготовления двигателей и давнишнее хобби — конструирование велосипедов, к 1886-му году он построил свой первый автомобиль и назвал его «Benz Patent Motorwagen».

Автомобиль Бенца
Конструкция сильно напоминает трехколёсный велосипед.

Одноцилиндровый четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания рабочим объёмом 954 см3., установленный на «Benz Patent Motorwagen«.

Охлаждение было водяным, но не замкнутого цикла, а испарительным. Пар уходил в атмосферу, так что заправлять автомобиль приходилось не только бензином, но и водой.

Двигатель развивал мощность 0,9 л.с. при 400 об/мин и разгонял автомобиль до 16 км/ч.

Карл Бенц за «рулём» своего авто.


Музей «Mercedes-Benz» в Штутгарте.

В 1882 году, английский инженер Джеймс Аткинсон придумал цикл Аткинсона и двигатель Аткинсона.

Двигатель Аткинсона — это по существу двигатель, работающий по четырёхтактному циклу Отто, но с измененным кривошипно-шатунным механизмом. Отличие заключалось в том, что в двигателе Аткинсона все четыре такта происходили за один оборот коленчатого вала.

Использование цикла Аткинсона в двигателе позволяло уменьшить потребление топлива и снизить уровень шума при работе за счёт меньшего давления при выпуске. Кроме того, в этом двигателе не требовалось редуктора для привода газораспределительного механизма, так как открытие клапанов приводил в движение коленчатый вал.

Не смотря на ряд преимуществ (включая обход патентов Отто) двигатель не получил широкого распространения из-за сложности изготовления и некоторых других недостатков.
Цикл Аткинсона позволяет получить лучшие экологические показатели и экономичность, но требует высоких оборотов. На малых оборотах выдаёт сравнительно малый момент и может заглохнуть.

Сейчас двигатель Аткинсона применяется на гибридных автомобилях «Toyota Prius» и «Lexus HS 250h».

В 1884 году, британский инженер Эдвард Батлер, на лондонской выставке велосипедов «Stanley Cycle Show» продемонстрировал чертежи трёхколёсного автомобиля с бензиновым двигателем внутреннего сгорания, а в 1885 году построил его и показал на той же выставке, назвав «Velocycle». Так же, Батлер был первым кто использовал слово бензин.

Патент на «Velocycle» был выдан в 1887 году.

На «Velocycle» был установлен одноцилиндровый, четырёхтактный бензиновый ДВС оснащенный катушкой зажигания, карбюратором, дросселем и жидкостным охлаждением. Двигатель развивал мощность около 5 л.с. при объёме 600 см3, и разгонял автомобиль до 16 км/ч.

В журнале «Английский Механик» от 1890 года, Батлер написал — «Власти запрещают использование автомобиля на дорогах, в следствии чего я отказываюсь от дальнейшего развития.»

Сам же Батлер перешёл к созданию стационарных и судовых двигателей.

В 1900 году, в журнале «Autocar», Батлер опубликовал статью следующего содержания:

«Теперь, когда внимание общественности приковано к немецким изобретателям — Бенцу и Даймлеру, я надеюсь, что вы найдёте место в вашем журнале для иллюстрации небольшого бензинового автомобиля, который я считаю, был сделан абсолютно первым в этой стране.
Я не могу утверждать, что сделал очень много, однако я проводил свои эксперименты в то время, когда прогресс тормозился из-за предрассудков людей и отсутствия интереса. Тем не менее, часть моих идей до сих пор используется во многих типах двигателей.»

В 1889 году, на Всемирной выставке в Париже, французский инженер Феликс Милле представил и запатентовал 5-цилиндровый ротационный (не роторный) двигатель, встроенный в колесо велосипеда.


Мотоцикл Феликса Милле, 1897 год.

Ротационный двигатель основан на стандартном цикле Отто, но вместо вращения коленчатого вала вращается весь двигатель выступая в роли маховика, а коленчатый вал стоит на месте.

Подобные двигатели широко использовались в авиации во времена Первой мировой войны.

Достоинства и недостатки этих двигателей будут описаны в отдельной статье, однако интересующиеся могут почитать википедию.

В 1891 году, Герберт Эйкройд Стюарт в сотрудничестве с компанией «Richard Hornsby and Sons» построил двигатель «Hornsby-Akroyd», в котором топливо (керосин) под давлением впрыскивалось в дополнительную камеру (из-за формы её называли «горячий шарик»), установленную на головке блока цилиндров и соединённую с камерой сгорания узким проходом. Топливо воспламенялось от горячих стенок дополнительной камеры и устремлялось в камеру сгорания.


1. Дополнительная камера (горячий шарик).
2. Цилиндр.
3. Поршень.
4. Картер.

Для запуска двигателя использовалась паяльная лампа, которой нагревали дополнительную камеру (после запуска она подогревалась выхлопными газами). Из-за этого двигатель «Hornsby-Akroyd», который был предшественником дизельного двигателя сконструированного Рудольфом Дизелем, часто называли «полу-дизелем». Однако спустя год Эйкройд усовершенствовал свой двигатель добавив к нему «водяную рубашку» (патент от 1892 г.), что позволило повысить температуру в камере сгорания за счёт увеличения степени сжатия, и теперь уже не было необходимости в дополнительном источнике нагрева.

В 1893 году, Рудольф Дизель получил патенты на тепловой двигатель и модифицированный «цикл Карно» под названием «Метод и аппарат для преобразования высокой температуры в работу».

В 1897 году, на «Аугсбургском машиностроительном заводе» (с 1904 года MAN), при финансовом участии компаний Фридриха Круппа и братьев Зульцер, был создан первый функционирующий дизель Рудольфа Дизеля
Мощность двигателя составляла 20 лошадиных сил при 172 оборотах в минуту, КПД 26,2 % при весе пять тонн.
Это намного превосходило существующие двигатели Отто с КПД 20 % и судовые паровые турбины с КПД 12 %, что вызвало живейший интерес промышленности в разных странах.

Двигатель Дизеля был четырёхтактным. Изобретатель установил, что КПД двигателя внутреннего сгорания повышается от увеличения степени сжатия горючей смеси. Но сильно сжимать горючую смесь нельзя, потому что тогда повышаются давление и температура и она самовоспламеняется раньше времени. Поэтому Дизель решил сжимать не горючую смесь, а чистый воздух и концу сжатия впрыскивать топливо в цилиндр под сильным давлением.
Так как температура сжатого воздуха достигала 600—650 °C, топливо самовоспламенялось, и газы, расширяясь, двигали поршень. Таким образом Дизелю удалось значительно повысить КПД двигателя, избавиться от системы зажигания, а вместо карбюратора использовать топливный насос высокого давления (ТНВД).

Позднее, в 1900 году, на «Всемирной выставке», Рудольф Дизель продемонстрировал двигатель работающий на арахисовом масле (биодизель).

В 1903 году, норвежский изобретатель Эгидий Эллинг построил первую газовую турбину, развивавшую мощность в 11 лошадиных сил. Патент на это изобретение он получил ещё в 1884 году.

К 1904-му году мощность турбины была увеличена до 44 лошадиных сил, а к 1932-му году турбина уже развивала мощность около 75 лошадиных сил.

В 1933 году Эллинг пророчески писал: «Когда я начал работать над газовой турбиной в 1882 году, я был твёрдо уверен в том, что моё изобретение будет востребовано в авиастроении.»

К сожалению, Эллинг умер в 1949 году, так и не дожив до наступления эры турбореактивной авиации.


Единственное фото, которое удалось найти.

Возможно кто-то найдёт что-либо об этом человеке в «Норвежском музее техники».

Наверное на этой ракетно-космической ноте и стоит закончить историческую часть, так как наступил 20-ый век и Двигатели Внутреннего Сгорания стали производиться повсеместно.

К.Э. Циолковский полагал, что в обозримом будущем люди научатся жить если не вечно, то по крайней мере очень долго. В связи с этим на Земле будет мало места (ресурсов) и потребуются корабли для переселения на другие планеты. К сожалению, что-то в этом мире пошло не так, и с помощью первых ракет люди решили просто уничтожать себе подобных.

Спасибо всем кто прочитал.

Все права защищены © 2016 istarik.ru
Любое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник.

Источник

Мирная «профессия» двигателей для истребителей. Двигатели АЛ-31СТ наработали 2 млн часов

Первый АЛ-31СТ, разработанный на основе авиационного двигателя АЛ-31Ф в КБ им. А. Люльки (ныне ОКБ является филиалом ПАО «ОДК-УМПО»), был установлен на газоперекачивающем агрегате ГПА-Ц-16 компрессорной станции «Карпинская» в 1994 году.

Общая наработка газотурбинных приводов АЛ-31СТ производства ПАО «ОДК-УМПО» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию) на объектах ПАО «Газпром» 8 марта 2021 года достигла 2 млн часов с начала эксплуатации. В настоящее время в ПАО «Газпром» эксплуатируются 76 таких двигателей.

Основные технические данные агрегата ГПА-Ц-16

Производительность, приведенная к температуре газа

293 К (20 0С) и давлению 0,101 МПа,

Давление, МПа

конечное. 7,45
Степень повышения давления. 1,37 ¸ 1,44

Политропный КПД нагнетателя,%. 83

Температура газа на всасывании, К ( 0 С),

Расчетное повышение температуры газа в нагнетателе

на номинальном режиме, О С. 31

Давление газа, МПа

Время запуска ГПА без учета предпусковой

подготовки, с (мин) не более. 900(15)

Безвозвратные потери масла, не более, кг/ч

Масса, не более, кг

В 1996 г. Были успешно проведены межведомственные испытания изделия. В 2004 году началось серийное изготовление двигателя в УМПО. В 2014 году АЛ-31СТ прошел рубеж в один миллион часов наработки.

Газотурбинный двигатель наземного применения АЛ-31СТ имеет одну из наиболее востребованных мощностей в 16 МВт и предназначен для использования на газоперекачивающих станциях. КПД двигателя составляет 35,5%, что дает изделию конкурентные преимущества перед приводами той же мощности с меньшим КПД. Надежность, экологичность и эффективность АЛ-31СТ позволяет использовать его в ключевом проекте ПАО «Газпром» «Сила Сибири».

газотурбинный привод АЛ-31СТ

С 2012 года ОДК-УМПО в партнерстве с «Газпром трансгаз Уфа» успешно проводит модернизацию привода АЛ-31СТ. Благодаря этой работе внедрены конструктивные изменения, повысившие надежность изделия: рабочая лопатка турбины высокого давления из жаропрочного сплава и модернизированная опора турбины высокого давления. Активно реализуется проект создания малоэмиссионной камеры сгорания для снижения выбросов в атмосферу оксидов азота. Создание системы электроснабжения собственных нужд и внедрение модуля компрессора низкого давления с регулируемым входным направляющим аппаратом позволяет двигателю приобрести новые конкурентные преимущества.

По итогам 2020 г. совместная работа коллективов ОДК-УМПО и «Газпром трансгаз Уфа» над инновационной системой удаленного трендового контроля (мониторинга) рабочих параметров двигателя АЛ-31СТ удостоена премии ПАО «Газпром» в области науки и техники. На основе эксплуатационных данных, полученных в режиме реального времени с компрессорных станций, и методик, разработанных в ОКБ им. А. Люльки-филиале ПАО «ОДК-УМПО», система позволяет производить анализ технического состояния двигателей, определение мощностных параметров и контроль вибрационного состояния двигателей.

Источник

Гениальный Двигатель Клема, не требующий топлива и работающий «сам по себе»

Экология потребления. Технологии: Ричард Клем изготовил на основе экспериментального насоса для битума двигатель который не требует никакого топлива, а по мимо колосальной мощности на валу он еще выделял много тепла.

Ричард Клем работал в области тяжелого машиностроения в городе Даллас. Он работал с оборудованием, распыляющим и закачивающим жидкий асфальт. Клем заметил, что асфальтовый насос продолжает работать еще некоторое время (до 30 минут) после того, как питание было отключено. Это открытие и привело к разработке мотора. В результате сделанных преобразований реальная выходная мощность мотора, вес которого составлял 200 фунтов, достигла 350 лошадиных сил. По свидетельствам очевидцев, Клем часто ездил на своей машине, в которую был встроен такой двигатель, по центральной автомагистрали Далласа. Он заявлял, что машина не требует топлива, необходимо только менять масло каждые 150000 миль.

Гениальный Двигатель Клема, не требующий топлива и работающий «сам по себе»

Мотор имеет только одну движущуюся часть: конический ротор, вертикально расположенный на полом вале. В конусе вырезаны спиралевидные желобки, проходящие вокруг него по всей длине, и питающие периферийные сопла, которые расположены на основании конуса. Жидкость проходит через спиралевидные желобки, выпрыскивается из сопел и заставляет конус вращаться. Достигнув определенной скорости, конус становится независимым от стартерного насоса и начинает работать самостоятельно. При рабочей скорости от 1800 до 2300 оборотов в минуту жидкость нагревается до 300 F, возникает необходимость в теплообменнике. Вследствие этого использовалось растительное масло, так как при температуре 300 F вода закипает, а обычное машинное масло разрушается.

Единственным дополнительным источником питания была 12+вольтная батарея. Клем никогда не подавал заявку на патент, так как конструкция его мотора была разработана на основе ранее запатентованной конструкции асфальтового насоса. Пятнадцать фирм отклонило его изобретение, прежде чем большая угольная компания предложила ему финансовую поддержку и подписала контракты на продажу мотора. Вскоре после того как документы были подписаны, Ричард Клем умер от сердечного приступа.

Конструкция двигателя Клема

Внутри двигателя находится конус, закрепленный на горизонтальной оси. Вал, на котором укреплен конус, пустой внутри и переходит в спиральные полые каналы внутри конуса. Они обвивают конус и заканчиваются у его основания соплами (форсунками).

Жидкость подается в центральную ось под давлением 300-500 фунтов на квадратный дюйм, проходит по спиральным каналам и выпрыскивается через форсунки, что заставляет конус вращаться. Чем больше давление жидкости, тем быстрее вращается конус.

При дальнейшем увеличении скорости жидкость нагревается, что требует наличия теплообменника и фильтра. При некоторой скорости конус начинает самостоятельное вращение, независимое от двигателя. Скорость вращения вала достигает 1800-2300 оборотов в минуту.

Что случилась с изобретением Клема?

Как только у изобретателя случился сердечный приступ и его документы были изъяты, его сын отвез один действующий двигатель на ферму неподалеку от Далласа. Там он залил его бетоном на глубине 10 футов, и двигатель продолжал работать на этой глубине в течение нескольких лет.

Мотор был проверен корпорацией Bendix. Тест заключался в присоединении двигателя к динамометру для измерения мощности на валу.

Измерения показали, что двигатель устойчиво производил 350 лошадиных сил в течение 9 дней, что поразило инженеров фирмы Bendix. Они пришли к выводу, что источник, который может вырабатывать столько энергии в закрытой системе в течение столь длительного времени, может быть только ядерным.

Конструкция двигателя не содержит нетрадиционных деталей, за исключением конуса со спиральными каналами и пустотелого вала.

Пример реализации двигателя Клема

Мотор (красный прямоугольник) вращает «вертушку» Сегнера, в центре которого есть колено, опущенное в жидкость. Благодаря принудительному вращению вода снизу поднимается в «вертушку», а затем центробежными силами перемещается к соплам на дистальных концах трубочек и выбрасывается «назад», «подталкивая» таким образом вращение «вертушки». Это модель как двигателя Клема, так и двигателя Шаубергера, хотя у Шаубергера есть дополнительные заморочки.

И сразу вопрос, как в такой системе можно получить энергии больше, чем придется затратить на раскрутку колеса Сегнера? Итак, мы раскручиваем нашу «вертушку». Чтобы раскрутить такой маховик, надо затратить определенное количество энергии E=(I*w^2)/2, где I – момент инерции «вертушки», w – частота вращения (об/с). Эта формула хорошо известна. Но после раскрутки до заданной частоты затраты на вращение необходимы только для преодоления трения. А это уже значительно меньше первоначальных затрат. Итак, наша «вертушка» крутится…

Рассмотрим теперь энергетический баланс единичного объема жидкости V при перемещении его по замкнутому циклу ABCD во время вращения «вертушки». Ясно, что на участках AB и СD действует сила тяжести. Вверх – затраты, вниз – их возврат. В итоге в сумме ноль. При движении объема жидкости по отрезку DA нет перепада давления, да и скорость движения практически нулевая, так как всякий градиент давлений выравнивается силой тяжести, работает Природа. Работа на этом участке тоже равна нулю.

А вот на участке BC за счет вращения создается перепад давления, если в центре «вертушки» давление примем равным нулю, то на периферии давление уже равно P, которое прямопропорционально квадрату радиуса «вертушки». А, как известно произведение V*P – это работа центробежной силы над элементарным объемом воды. Значит на этом участке «вертушка» пополняется энергией просто потому, что у нее такая конструкция, и она вращается. И на каждом обороте энергии становится всё больше и больше. А так как мотор наш после раскрутки «вертушки» тратит энергию только на преодоление трения, то такая порция энергии приведет к увеличению скорости вращения «вертушки», либо можно снизить мощность мотора при сохранении частоты вращения, либо увеличить нагрузку, что будет равноценно увеличению трения.

Источник

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Современные двигатели внутреннего сгорания: новые модели и инновации от лидеров индустрии автомобилестроения

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков. Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо. Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии. Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них. 2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ.

image

Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda.

Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

image

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

image

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию безкулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

image

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы, угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

image

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются на скоростях двигателя ниже 3000 оборотов в минуту, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

image

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

image

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 2,000 фунтов.

image

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

image

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л.с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

image

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Источник

Новый прорыв в создании двигателей для электромобилей

С каждым годом электромобили приобретают всё большую популярность в мире. Крупнейшие автопроизводители могут предложить марки и модели в соответствии с любыми запросами и бюджетом. Будь-то «чистые» электромобили или плагин-гибриды объединяет наличие электродвигателя в качестве основной движущей силы. Именно от его показателей, наряду с возможностями аккумуляторной батареи, зависят наиболее важные характеристики электромобиля

В связи с популярностью и экологичностью электромобилей, электроскутеров, промышленных квадрокоптеров и других электрических машин рынок электродвигателей в двадцать первом веке быстро растет. На конец 2019 года только на внутреннем рынке Китая насчитывается больше 400 производителей электромобилей. На рынок приходят новые технологии производства электродвигателей и аккумуляторных батарей – такой прорыв делает электротранспорт всё более доступным.

Класcика

Казалось бы, что можно придумать новое, отличное от существующего? Ведь работа современного электродвигателя основана на известном принципе электромагнитной индукции, в основе которого лежит получение электродвижущей силы в замкнутом контуре с изменением магнитного потока. Традиционно агрегат состоит из недвижимого элемента – статора, и вращающегося – ротора. Статор имеет ряд обмоток, на которые поступает электрический ток, что приводит к появлению магнитного поля, за счет которого и вращается ротор. Скоростные показатели ротора определяются частотой, с которой происходит переключение тока с одной обмотки статора на другую. Технология не нова, однако современные достижения науки и техники позволили развить ее до невероятных высот

электродвигатель, электромобиль, электроскутер

Анализ существующих отечественных и зарубежных разработок

Анализ существующих отечественных и зарубежных разработок показал, что практическое применение в электромобилях получили электроприводы следующих типов: вентильные электродвигатели, асинхронные частотно-управляемые, электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением и электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Сопоставление достоинств и недостатков этих двигателей с учетом эксплуатационных требований дает следующие результаты. Наиболее высокий КПД имеют вентильные электродвигатели. КПД электродвигателей постоянного тока и асинхронных электродвигателей примерно равны, однако в последнее время асинхронные частотно-управляемые двигатели, имеющие электрические машины с малым скольжением и более точное электронное управление на основе специализированных быстродействующих микроконтроллеров с набором соответствующих датчиков (векторное управление), достигают КПД, сравнимый с КПД вентильных электродвигателей.

Что имеем

На сегодняшний день наиболее популярным из существующих электродвигателей для электромобилей остается асинхронный двигатель, созданный ещё в XIX веке. Его конструкция оказалась гениально простой и настолько удачной, что все дальнейшие преобразования не касались принципа действия, затрагивая лишь технологию изготовления тех или иных деталей. Например, модифицироваться могли подшипники, на которых крепился вал двигателя, менялась форма обмоток ротора и статора, однако принцип работы асинхронного двигателя оставался прежним.

асинхронный двигатель, ротор, статор

К преимуществам двигателей такого типа относятся простота обслуживания и отсутствие подвижных контактов. Здесь нет щеток и контактных колец, питание подается только на неподвижную трехфазную обмотку статора, что и делает этот двигатель весьма удобным для самых разных сфер применения, практически универсальным. Такой двигатель прост в изготовлении и сравнительно дешев, затраты при эксплуатации минимальны, а надежность высока.

Если говорить о недостатках асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, то их несколько. При включении двигателя в сеть пусковой ток довольно велик, при этом пусковой момент значительно меньше номинального. В основном этот недостаток как и проблема регулировки оборотов, преодолевается применением частотного преобразователя, позволяющего плавно повышать обороты, и таким образом обеспечить достаточно высокий пусковой момент. Это достигается тем, что скорость вращения такого электродвигателя зависит от частоты переменного тока, т. е. изменив частоту тока, можно изменить скорость вращения ведущих колёс, что позволяет легко контролировать скорость электромобиля.

HELV Motors, экоавтомобиль, аккумулятор

Еще одним недостатком асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является их низкий коэффициент мощности, особенно при малой нагрузке и на холостом ходу, что снижает эффективность данной электрической системы в целом.

Традиционно электродвигатели для автомобилей должны отвечать следующим требованиям:

HELV Motors, США, электродвигатель

Новый прорыв

Мировой рынок сбыта электродвигателей стремительно развивается. Согласно новому отчету Grand View Research, Inc. к 2025 году, как ожидается, он достигнет 214,5 млрд. долларов США. Именно быстрые технологические достижения являются основным драйвером роста рынка.

С целью достижения высоких технико-экономических показателей электродвигателя, прежде всего получения максимальной мощности и крутящего момента, при минимальном потреблении энергии необходимо уменьшить ее внутренние потери.

В России запатентован высокопроизводительный оригинальный электродвигатель американской компании Buddha Energy Inc. Примечателен тот факт, что автор электродвигателя является россиянином. В США электродвигатели продаются под торговой маркой HELV Motors. Компания Buddha Energy Inc. занимается разработкой инновационных электронных контроллеров и электродвигателей. Компания имеет патенты на разработку в крупнейших индустриальных странах. Их разработки ориентированы на зеленые технологии и охрану окружающей среды, сокращение использования природных ресурсов.

Buddha Energy Inc, Россия, электродвигатель

Особенностью электродвигателя HELV является его форма. Он спроектирован в виде шара таким образом, что полная площадь магнитного поля статора взаимодействует с полной площадью магнитного ротора при минимальном рассеивании магнитного поля, что дает высокий крутящий момент при небольшом размере двигателя.

В ходе стендовых испытаний, сила на валу тестового двигателя массой 2,8 кг и диаметром 119 мм составила 80 Нм. Примечательно, что сам двигатель может развить и большую мощность, но на текущий момент контроллер для его управления рассчитан только на 6 кВт. Таким образом при напряжении в 60 вольт и токе 100 ампер, двигатель показал статический крутящий момент в 80 Ньютон метров при оборотах 3900 об/м. Максимальная мощность двигателя может быть увеличена в несколько раз. Компания работает над созданием контроллера на 22 кВт.

Обычно с целью уменьшения воздействия токов Фуко на металл электродвигателя, а, соответственно, уменьшения потерь на нагрев, статоры синхронных и асинхронных электрических машин изготовлены из набора изолированных между собой пластин из тонкого железа. На электродвигателях марки «HELV Motors» компании Buddha Energy Inc. корпус статора выполнен из композитов, что позволило уменьшить его вес и максимально сократить потери от эффекта токов Фуко. В двигателях HELV не используются металлические сердечники, это позволяет значительно снизить вес двигателя без потери мощности. Особенно это важно для квадрокоптеров и вертолетов.

Благодаря специальному корпусу (крышке) диамагнитного статора все магнитные поля ротора и катушек концентрируются на небольшой площади и не выходят за пределы двигателя, что позволяет создавать высокую мощность при низком потреблении электроэнергии.

Композит статора дает возможность легко придавать ему нужную форму без использования дорогостоящего оборудования для обработки металла. Это позволит дополнительно снизить стоимость готовых электродвигателей.

двигатели HELV, магнитное поле, автомобиль

Статор изготовлен таким образом, что двигатель может быть установлен как вертикально, так и горизонтально.

К преимуществам электродвигателя HELV следует также отнести:

Компания Buddha Energy Inc. предлагает ряд высокоэффективных низковольтных электродвигателей нового поколения на основе оригинально расположенных магнитных полей под торговой маркой «HELV Motors» мощностью от 5,6 кВт до 75 кВт

Так электродвигатель HELV мощностью 5,6 кВт при макс. 5600 об / мин, требует напряжения 75 В и потребляет ток до 100 А, в зависимости от нагрузки. В зависимости от модели двигателя обороты составляют от 65 до 75 оборотов на Вольт.

В целом к преимуществам электродвигателей компании «HELV Motors» следует отнести: малый вес и компактный размер, низкое потребление напряжения, умеренный нагрев при работе и большой крутящий момент вала в сравнении с низким энергопотреблением. Сферические катушки статора имеют низкое сопротивление, что позволяет создавать сильные магнитные поля внутри катушек при низком напряжении.

По имеющейся информации можно предположить, что авторы разработки изобрели нечто уникальное, которое может осуществить новый виток в энергетике, в понимании использования сил природы на благо человечества.

Компания утверждает, что двигатель рассчитанный на мощность 40 кВт будет весить не больше 9,7 кг, а диаметр будет не больше 22 сантиметров. Такие характеристики дадут возможность устанавливать данный двигатель на электрические автомобили, лодки, электромотоциклы и квадрокоптеры. В 2019 году компания заявила, что скорость вращения топовой модификации двигателя составляет 30 000 оборотов в минуту при напряжении в 400 вольт, а пиковая мощность электродвигателя в линейке продукции составляет 95 кВт. Данная модель еще не представлена в линейке продукции компании.

Источник

Ключевой компонент разработки USNC — топливные «таблетки» из урана средней степени обогащения. Они содержат от 5% до 20% высокоактивного изотопа U-235, покрытого керамикой на основе карбида циркония. Такая степень обогащения лежит примерно посередине между «гражданскими» реакторами АЭС и военными. Фирменная технология керамического покрытия делает «таблетки» невероятно устойчивыми к механическим повреждениям и воздействию экстремальных температур.

Опасность космической радиации оказывается гораздо серьезнее, чем риск заражения в результате аварии на таком двигателе. Наиболее опасна из всех сдерживающих векторов для проектов отправки людей к другим телам Солнечной системы — космическая радиация. Излучение нашей звезды и галактические лучи могут серьезно подпортить здоровье экипажу миссии. Поэтому при планировании полетов к Марсу инженеры и ученые стараются как можно сильнее сократить время в пути.

В компании обещают, что их тепловыделяющие элементы значительно превосходят по этим параметрам используемые сейчас на атомных электростанциях. А в результате двигатель будет иметь более высокий удельный импульс при меньшей степени обогащения урана, чем в более ранних вариантах ЯРД. Помимо полета к Марсу, среди целей амбициозного проекта — и другие миссии в пределах Солнечной системы. Перспективы концепта в ближайшее время будут рассматривать специалисты NASA и американского Министерства обороны (DoD). Возможно, ведомства даже разрешат его коммерческое применение частными компаниями.

Теоретически ЯРД на основе современных технологий может иметь удельный импульс (УИ) в семь раз выше, чем у химических реактивных двигателей. А это один из ключевых параметров эффективности. При этом, в отличие от электрических и плазменных, УИ ядерного ракетного двигателя сочетается с высокой тягой. Одним из лимитирующих факторов применения ЯРД, помимо вопросов безопасности, являются крайне высокие температуры в активной зоне реактора.

Чем выше температура истекающих из двигателя газов, тем большую энергию они имеют. А соответственно, и тягу создают. Однако человечество пока не придумало относительно недорогих и безопасных материалов, которые могут выдерживать более трех тысяч градусов Цельсия без разрушения. Созданное USNC решение будет работать на пределе возможностей современного материаловедения (3000°C) и обладать удельным импульсом вдвое выше, чем лучшие жидкостные двигатели.

В официальном пресс-релизе не уточняется, какое именно рабочее тело будет использоваться в NTP. Обычно во всех проектах ЯРД активная зона реактора нагревает водород, реже — аммиак. Но, поскольку речь идет о долгосрочной миссии, создатели могли выбрать какой-то иной газ. Хранить на борту водород в жидком виде целых три месяца — непростая задача. А ведь нужно еще для обратного пути что-то придумывать.

Источник

Термоядерный двигатель будущего: добраться до Титана за 2 года

Группа ученых работает над созданием сверхнового двигателя. Он будет установлен на космический корабль, миссия которого заключается в путешествии на Титан. Это далекий спутник Сатурна, который вызывает особенный интерес у астрономов.

Хотя двигатель все еще находится в стадии разработки, на нем используют многие преимущества анейтронного синтеза, в первую очередь чрезвычайно высокое отношение мощности к массе. Топливо для DFD может незначительно отличаться по массе и содержит дейтерий и изотоп гелия.

термоядерный двигатель, двигатель, Титан, космос

По сей день ученые пока не могут использовать возможности ядерного синтеза для практического применения.

Однако инновационные подходы могут радикально разрешить эту трудность, чтобы исследовать космическое пространство. Исследованием этой темы в настоящее время занимаются специалисты и аэрокосмчиеские инженеры Технологического колледжа Нью-Йорка и Туринского политехнического университета Италии.

Они решили сохранить теоретическую природу использования ядерного синтеза и применить экспериментальную установку в лаборатории физики плазмы Принстона. Как оказалось, в таком случае космический аппарат с термоядерным приводом может показать лучшие результаты.

Он будет оснащен энергоэффективностью электрического двигателя с мощной тягой двигателя, работающего на топливе. Термоядерный двигатель имеет особенность: он способен питать звездолет на протяжении всего долгого путешествия и ему не потребуются дополнительные генераторы.

Ученые, работающие над созданием нового термоядерного двигателя, считают, то времени у них в достатке. Земля и Титан займут идеальное положение для полета космического корабля не ранее 2046 года.

Конструкция космического корабля могла добраться до Титана всего за 2 года с использованием прямого термоядерного двигателя

Хотя двигатель все еще находится в стадии разработки, на нем используют многие преимущества анейтронного синтеза, в первую очередь чрезвычайно высокое отношение мощности к массе. Топливо для DFD может незначительно отличаться по массе и содержит дейтерий и изотоп гелия.

термоядерный двигатель, двигатель, Титан, космос

Даже с относительно небольшим количеством чрезвычайно мощного топлива DFD может превзойти химические или электрические методы движения, которые обычно используют. Удельный импульс системы, который является мерой того, насколько эффективно двигатель использует топливо, оценивается как сопоставимый с электрическими двигателями, наиболее эффективными из имеющихся в настоящее время. Вдобавок двигатель DFD будет обеспечивать тягу в 4-5Н в режиме малой мощности, что лишь немного меньше, чем та, которую может выдавать химическая ракета в течение длительного периода времени. По сути,DFD сочетает превосходный удельный импульс электрических силовых установок с превосходной тягой химических ракет, в комбинации, которая объединяет лучшее из обеих систем полета.

Хотя двигатель все еще находится в стадии разработки, на нем используют многие преимущества анейтронного синтеза, в первую очередь чрезвычайно высокое отношение мощности к массе. Топливо для DFD может незначительно отличаться по массе и содержит дейтерий и изотоп гелия.

термоядерный двигатель, двигатель, Титан, космос

Ученые пока не могут использовать возможности ядерного синтеза для практического применения. По расчетам инженеров и конструкторов новый двигатель сможет использовать особенные мощности, что поможет ему достигнуть финишной точки, заняв половину времени, которое было необходимо для космического путешествия ровера «Кассини».

Источник

Альтернативный взгляд

«Альтернативная история, уфология, паранормальные явления, криптозоология, мистика, эзотерика, оккультизм, конспирология, наука, философия»

Мы не автоматический, тематический информационный агрегатор

Статей за 48 часов: 31
18 +

Руссия прибалтийская и остров русов
Анатолий Денисов

Подписывайтесь на нас в социальных сетях:

Очевидец: Если Вы стали очевидцем НЛО, с Вами произошёл мистический случай или Вы видели что-то необычное, то расскажите нам свою историю.
Автор / исследователь: У Вас есть интересные статьи, мысли, исследования? Публикуйте их у нас.
. Ждём Ваши материалы на e-mail: info@salik.biz или через форму обратной связи, а также Вы можете зарегистрироваться на сайте и размещать материалы на форуме или публиковать статьи сами (Как разместить статью).

Основные модели вечного двигателя

Основные модели вечного двигателя

На данный момент, согласно историческим источникам, известно, что идея об устройстве, которое могло бы приводить в движение машины, не используя ни мускульную силу людей и животных, ни силу ветра и падающей воды, возникла впервые в Индии в XII веке.

Однако, практический интерес к ней проявился в средневековых городах Европы в XIII веке. Это не было случайностью, так как универсальный двигатель с такими качествами был бы очень полезен средневековому ремесленнику. Он мог бы приводить в движение кузнечные меха, подававшие воздух в горны и печи, водяные насосы, крутить мельницы, поднимать грузы на стройках.

Создание такого двигателя позволило бы сделать существенный шаг и в энергетике, и в развитии производительных сил в целом. Средневековая наука не была готова к тому, чтобы хоть как-то помочь этим поискам потому, что люди, мечтавшие создать универсальный двигатель, опирались, прежде всего, на то вечное движение, которое они видели в окружающей природе: движение солнца, луны и планет, морские приливы и отливы, течение рек. Такое вечное движение называлось «perpetuum mobile naturae» – естественное, природное вечное движение, как они считали.

Существование такого природного вечного движения с их точки зрения неопровержимо свидетельствовало о возможности создания и искусственного вечного движения – «perpetuum mobile artificae». Надо было только найти способ перенести существующие в природе явления на искусственно созданные машины. Представление о вечном двигателе со временем существенно менялось в соответствии с развитием науки, в частности физики, и задачами, которые возникали перед энергетикой.

На данный момент вопрос о создании вечного двигателя остается открытым и постройка подобного устройства, как показывает современная наука и техника, практически невозможна. Но, как иногда бывает, то, что невозможно сейчас, становится реальностью завтра. Вполне возможно, что такое завтра может наступить и для идеи о вечном двигателе. Пока что все попытки их построения оканчивались неудачами.

Однако, вероятно стоит рассмотреть самые известные попытки построения вечного двигателя и раскрыть причины неудач их авторов.

Вечные двигатели обычно конструировали на основе использования следующих приёмов или их комбинаций:

– подъём воды с помощью архимедова винта;

– подъём воды с помощью капилляров;

– использование колеса с неуравновешивающимися грузами;

– пар или сжатый воздух.

Колесо Бхаскары

Автор идеи: Индийский математик и астроном Бхаскара (1114-1185).

Идея проекта: Самая древняя модель, упоминается в рукописи XII века Бхаскары. Колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно. Принцип действия этого первого механического перпетуум мобиле был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. При легком вращении ртуть начинает двигаться по направлению, тем самым приводя колесо в состояние дисбаланса. Пытаясь достичь покоя, колесо будет находиться в постоянном движении.

Причина неработоспособности: Бхаскара позаимствовал дизайн своего вечного двигателя у знаменитого круга вечного возвращения и никогда не пытался построить описанное им устройство. Возможно, он даже не задумывался, насколько реальна его конструкция, — для Бхаскары это была всего лишь удобная математическая абстракция. Попытка создать вечный двигатель была безуспешной, т.к. сумма моментов силы тяжести равна нулю. Для запуска колеса необходимо приложить силу, но колесо не будет вращаться вечно.

Колесо с перекатывающимися шарами

Идея проекта: Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно.

Причина неработоспособности: Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны (FiLi = FjLj).

Цепочка шаров на треугольной призме

Автор идеи: Фламандский математик, механик и инженер Симон Стевин (1548-1620).

Идея проекта: Через трехгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева четыре шара, справа — два. Остальные восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки.

Причина неработоспособности: Грузы приводит в движение только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности. На более длинной поверхности больше грузов, но и угол наклона поверхности пропорционально меньше. Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.

«Птичка Хоттабыча»

Идея проекта: Тонкая стеклянная колбочка с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным концом колбочка почти касается ее дна. В нижнюю часть игрушки налито немного эфира, а верхняя, пустая, обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят стаканчик с водой и наклоняют ее, заставляя «попить». Птичка начинает два-три раза в минуту наклоняться и окунать головку в стаканчик. Раз за разом, непрерывно, днем и ночью кланяется птичка, пока в стаканчике не кончится вода.

Причина неработоспособности: Голова и клюв птички покрыты ватой. Когда птичка «пьет воду», вата пропитывается водой. При испарении воды температура головы птички снижается. В нижнюю часть туловища птички налит эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачан). При охлаждении головы птички давление паров в верхней части снижается. Но давление в нижней части остается тем же. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир по трубочке вверх, голова птички тяжелеет и наклоняется к стакану.

Как только жидкий эфир дотечет до конца трубочки, пары теплого эфира из нижней части попадут в верхнюю, давление паров сравняется и жидкий эфир потечет вниз, а птичка снова поднимет клюв, при этом захватив воду из стакана. Испарение воды начинается снова, голова охлаждается и всё повторяется. Если бы вода не испарялась, то птичка бы и не двигалась. Для испарения из окружающего пространства потребляется энергия (сосредоточенная в воде и окружающем воздухе).

Вечный двигатель должен работать без затраты внешней энергии. Поэтому птичка Хоттабыча в действительности не является вечным двигателем.

Цепочка поплавков

Идея проекта: Высокая башня наполнена водой. Через шкивы, установленные вверху и внизу башни, перекинут канат с 14 полыми кубическими ящиками со стороной 1 метр. Ящики, находящиеся в воде, под действием силы Архимеда, направленной вверх, должны последовательно всплывать на поверхность жидкости, увлекая за собой всю цепь, а находящиеся слева ящики спускаются вниз под действием силы тяжести. Таким образом, ящики попадают попеременно из воздуха в жидкость и наоборот.

Причина неработоспособности: Ящики, входящие в жидкость, встречают весьма сильное противодействие со стороны жидкости, причем работа на проталкивание их в жидкость не меньше работы, совершаемой силой Архимеда при всплывании ящиков на поверхность. Давление водяного столба на самый нижний бак будет компенсировать выталкивающую силу.

Архимедов винт и водяное колесо

Идея проекта: Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из лотка струей, попадающей на лопатки водяного колеса. Водяное колесо вращает точильный камень и одновременно двигает, с помощью ряда зубчатых колес, тот самый Архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак. Винт поворачивает колесо, а колесо — винт! Этот проект, изобретенный еще в 1575 году итальянским механиком Страдою Старшим, затем повторялся в многочисленных вариациях.

Причина неработоспособности: Большая часть проектов вечных двигателей действительно могла бы работать, если бы не существование силы трения. Если это двигатель — должны быть и движущиеся части, значит, недостаточно двигателю вращать самого себя: нужно вырабатывать еще и избыточную энергию для преодоления силы трения, которую никак не уберешь.

Магнит и желоба

Автор идеи: Проект этого магнитного perpetuum mobile описал в XVII веке английский епископ Джон Вилкенс.

Идея проекта: Сильный магнит помещается на подставке. К ней прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет небольшое отверстие в своей верхней части, а нижний на конце изогнут. Если, рассуждал изобретатель, на верхний желоб положить небольшой железный шарик B, то вследствие притяжения магнитом A шарик покатится вверх; однако, дойдя до отверстия, он провалится в нижний желоб N, покатится по нему вниз, взбежит по закруглению D этого желоба и попадет на верхний желоб M; отсюда, притягиваемый магнитом, он снова покатится вверх, снова провалится через отверстие, вновь покатится вниз и опять очутится на верхнем желобе, чтобы снова начать движение сначала. Таким образом, шарик безостановочно будет бегать взад и вперед, осуществляя “вечное движение”.

Причина неработоспособности: Изобретатель думал, что шарик, скатившись по желобу N до его нижнего конца, будет еще обладать скоростью, достаточной для поднятия его вверх по закруглению D. Так было бы, если бы шарик катился под действием одной лишь силы тяжести: тогда бы он катился ускоренно. Но наш шарик находится под действием двух сил: тяжести и магнитно притяжения. Последнее по предположению настолько значительно, что может заставить шарик подняться от положения B до C. Поэтому по желобу N шарик будет скатываться не ускоренно, а замедленно, и если даже достигнет нижнего конца, то, во всяком случае, не накопит скорости, необходимой для поднятия по закруглению D.

«Вечный водопровод»

Идея проекта: Давление воды в большом баке должно постоянно выжимать воду по трубе в верхнюю емкость.

Причина неработоспособности: Автор проекта не понимал, что гидростатический парадокс в том и состоит, что уровень воды в трубе всегда остается таким же, как в баке.

Автоматический подзавод часов

Идея проекта: Основа устройства — ртутный барометр крупных размеров: чаша с ртутью, подвешенная в раме, и опрокинутая над ней горлышком вниз большая колба с ртутью. Сосуды укреплены подвижно один относительно другого; при увеличении атмосферного давления колба опускается и чаша поднимается, при уменьшении же давления — наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону и через систему зубчатых колес поднимают гири часов.

Причина неработоспособности: Необходимая для работы часов энергия «черпается» из окружающей среды. По сути это мало чем отличается от ветряного двигателя — разве что исключительно малой мощностью.

Масло, поднимающееся по фитилям

Идея проекта: Жидкость, налитая в нижний сосуд, поднимается фитилями в верхний сосуд, имеющий желоб для стока жидкости. По стоку жидкость падает на лопатки колеса, приводя его во вращение. Далее стекшее вниз масло снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким образом, струя масла, стекающая по желобу на колесо, ни на секунду не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении.

Причина неработоспособности: С верхней, загнутой части фитиля жидкость стекать вниз не будет. Капиллярное притяжение, преодолев силу тяжести, подняло жидкость вверх по фитилю — но ведь та же причина удерживает жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него.

Колесо с откидывающимися грузами

Идея проекта: Идея основана на применении колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока не перетрется ось.

Причина неработоспособности: Грузы на правой стороне всегда дальше от центра, однако, неизбежно такое положение колеса, при котором число этих грузов меньше, чем на левой. Тогда система уравновешивается — следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.

Установка инженера Потапова

Идея проекта: Гидродинамическая тепловая установка Потапова с КПД, превышающим 400%. Электродвигатель (ЭД) приводит в движение насос (НС), заставляющий циркулировать воду по контуру (показано стрелками). Контур содержит цилиндрическую колонку (ОК) и батарею отопления (БТ). Окончание трубы 3 можно подключить к колонке (ОК) двумя способами: 1) к центру колонки; 2) по касательной к окружности, образующей стенку цилиндрической колонки. При подключении по способу 1 количество тепла, отдаваемое воде, равно (с учетом потерь) количеству тепла, излучаемому батареей (БТ) в окружающее пространство. Но как только происходит подключение трубы по способу 2, количество излучаемого батареей (БТ) тепла увеличивается в 4 раза! Измерения, проведенные нашими и зарубежными специалистами, показали, что при подводе 1 кВт к электродвигателю (ЭД) батарея (БТ) дает столько тепла, сколько должно было бы получаться при затрате 4 кВт. При подключении трубы по способу 2 вода в колонке (ОК) получает вращательное движение, и именно этот процесс приводит к увеличению количества отдаваемого батареей (БТ) тепла.

Причина неработоспособности: Описанная установка действительно была собрана в НПО «Энергия» и, по утверждению авторов, работала. Изобретатели не ставили под сомнение правильность закона сохранения энергии, но утверждали, что двигатель черпает энергию из «физического вакуума». Что невозможно, т. к. физический вакуум имеет самый низкий из возможных уровней энергии и черпать из него энергию нельзя.

Наиболее вероятным представляется более прозаическое объяснение: имеет место неравномерный нагрев жидкости по сечению трубы и из-за этого возникают ошибки в измерении температуры. Не исключено также, что энергия помимо воли изобретателей «закачивается» в установку из электрической цепи.

Соединения динамо-машины с электромотором

Идея проекта: Шкивы электромотора и динамо-машины соединены приводным ремнем, а провода от динамо подвести к мотору. Если динамо-машине дать первоначальный импульс, то порожденный ею ток, поступая в мотор, приведет его в движение; энергия же движения мотора будет передаваться ремнем шкиву динамо-машины и приведет ее в движение. Таким образом, – полагают, изобретатели, – машины станут двигать одна другую, и движение это никогда не прекратиться, пока обе машины не износятся.

Причина неработоспособности: Даже если бы каждая из соединенных машин обладала стопроцентным коэффициентом полезного действия, мы могли бы заставить их указанным образом безостановочно двигаться только при полном отсутствии трения. Соединение названных машин (их “агрегат”, выражаясь языком инженеров) представляет собою в сущности одну машину, которая сама себя приводит в движение. При отсутствии трения агрегат, как и любой шкив, двигался бы вечно, но пользы от такого движения нельзя было бы извлечь никакой: стоило бы заставить “двигатель” совершать внешнюю работу, и он немедленно остановился бы. Перед нами было бы вечное движение, но не вечный двигатель. При наличие же трения агрегат не двигался бы вовсе.

Основанный на архимедовом винте

Идея проекта: деталь LM представляет собой деревянный цилиндр, в котором вырезан спиральный желоб. В устройстве этот цилиндр закрывается жестяными пластинами AB. Три водяных колеса отмечены буквами H, I, K, а расположенный внизу резервуар с водой – буквами CD. При вращении цилиндра вся вода, которая поднимается им из резервуара вверх, будет поступать в сосуд E, а из этого сосуда выливаться на колесо H и, следовательно, вращать колесо и весь винт в целом. Если же для вращения винта количество воды, падающее на колесо H, окажется недостаточным, тогда можно будет использовать воду, стекающую с этого колеса в сосуд F и попадающую далее на колесо I. В результате этого сила действия воды удвоится. Если же и этого окажется недостаточно, тогда вода, поступающая на второе колесо I, может быть направлена в сосуд G и на третье колесо K. Этот каскад можно продолжить, установив такое количество дополнительных колес, какое позволяют размеры всего устройства.

Причина неработоспособности: Устройство не будет работать по двум причинам. Во-первых, вода, которая подымается наверх, не образует сколько-нибудь значительного потока, устремляющего затем вниз. Во-вторых, этот поток, даже в виде каскада, не способен вращать винт.

Основаннный на законе Архимеда

Идея проекта: Часть деревянного барабана, укрепленного на оси, все время погружена в воду. Если справедлив закон Архимеда, то погруженная в воду часть должна всплывать и, коль скоро выталкивающая сила больше силы трения на оси барабана, вращение никогда не прекратиться…

Причина неработоспособности: Барабан не сдвинется с места. Направление действующих сил будут всегда по перпендикуляру к поверхности барабана, т. е. по радиусу к оси. Из повседневного опыта каждый знает, что невозможно заставить колесо вращаться, прикладывая усилия вдоль радиуса колеса. Чтобы вызвать вращение, надо проложить усилие перпендикулярно к радиусу, т. е. по касательной к окружности колеса. Теперь уже нетрудно понять, почему и в этом случае закончиться неудачей попытка осуществить “вечное” движение.

Основанный на притягивание магнитов

Идея проекта: Стальной шар C постоянно притягивается к магниту B, который расположен так, что под его влиянием вращается колесо со щелями на ободе. (см. рис.) Пока шар движется, вращается и колесо.

Причина неработоспособности: сила тяжести и магнитное притяжение уравновешивают друг друга.

Радиевые часы

Эти “радиевые часы” были продемонстрированы публике в 1903 году Джоном Уильямом Стреттом (лорд Рэлей). Через год он получил Нобелевскую премию по физике.

Идея проекта: Небольшое количество соли радия помещено в стеклянной трубке (A), которая снаружи покрыта проводящим материалом. В конце трубки имеется латунный колпачок, с которого висят пара золотых лепестков. Все это находится в стеклянной колбочке, из которой выкачан воздух. Внутренняя поверхность колбочки покрыта проводящей фольгой (B), которая заземлена через проводом ©.

Отрицательные электроны (бета-лучи), которые излучает радий, проходят через стекло, оставляя центральную часть положительно заряженной. В результате золотые лепестки, отталкиваясь друг от друга, расходятся. Когда они коснутся фольги, произойдет разряд, лепестки опускаются и цикл начинается снова. Период полураспада радия 1620 лет. Поэтому такие часы могут работать многие и многие столетия без видимых изменении.

Причина неработоспособности: Мощность этого двигателя, совершаемая им в секунду, так ничтожна, что никакой механизм не может приводиться в действие. Чтобы достичь сколько-нибудь осязательных результатов, необходимо располагать гораздо большим запасом радия. Если вспомним, что радий – чрезвычайно редкий и дорогой элемент, то согласимся, что даровой двигатель подобного рода оказался бы чересчур разорительным.

Источник

Китайский двигатель Sodramjet позволит попасть в любую точку мира всего за два часа

Sodramjet-двигатель

Ученые из Китайской Академии наук успешно протестировали в аэродинамической трубе прототип двигателя нового поколения, который сходу разогнали до девяти скоростей звука. И это меньше половины его потенциала – по расчетам, с такой силовой установкой самолеты смогут летать на скоростях в 16 Махов, что позволит легко подниматься в ближний космос и достигать любой точки на планете за считанные часты. Технология получила название «Sodramjet», аббревиатура от «прямоточный воздушно-реактивный двигатель с наклонной ударной волной».

Появление Sodramjet стало следствием попытки решить одну из принципиальных проблем в разработке прямоточных ВРД. Для снижения массы самолетов конструкторы решили убрать очень тяжелую канистру с кислородом и черпать газ прямо из окружающего воздуха. Однако быстро выяснилось, что добиться равномерного поступления кислорода в камеру сгорания весьма проблематично. А главным врагом инженеров стали возникающие на сверхскоростях ударные волны, которые грозили разрушить двигатель.

Sodramjet-двигатель

Китайские ученые во главе с Цзян Цзунлинем реализовали то, что придумали в НАСА еще в 1980-х, но дальше теории дело тогда не дошло. Они сумели заставить те самые ударные волны работать в унисон с камерой сгорания и проталкивать в нее кислород с гиперзвуковой скоростью. Детали процесса не раскрываются, но как пишут в СМИ, «чем быстрее работает двигатель, тем эффективнее сжигается основное водородное топливо».

Новый двигатель будет значительно меньше и легче существующих ГПВРД, а потому полет с ним через половину мира без дозаправки выглядит вполне реальным. Но это явно не перспектива ближайшего будущего, прототип лишь демонстрирует работоспособность технологии. Появления полноценного самолетного Sodramjet-двигателя в Китае пока не обещают, но отмечают – мир вступил в эпоху гиперзвуковых полетов, поэтому таких новинок будет появляться все больше.

Источник

Мирная «профессия» двигателей для истребителей. Двигатели АЛ-31СТ наработали 2 млн часов

Первый АЛ-31СТ, разработанный на основе авиационного двигателя АЛ-31Ф в КБ им. А. Люльки (ныне ОКБ является филиалом ПАО «ОДК-УМПО»), был установлен на газоперекачивающем агрегате ГПА-Ц-16 компрессорной станции «Карпинская» в 1994 году.

Общая наработка газотурбинных приводов АЛ-31СТ производства ПАО «ОДК-УМПО» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию) на объектах ПАО «Газпром» 8 марта 2021 года достигла 2 млн часов с начала эксплуатации. В настоящее время в ПАО «Газпром» эксплуатируются 76 таких двигателей.

Основные технические данные агрегата ГПА-Ц-16

Производительность, приведенная к температуре газа

293 К (20 0С) и давлению 0,101 МПа,

Давление, МПа

конечное. 7,45
Степень повышения давления. 1,37 ¸ 1,44

Политропный КПД нагнетателя,%. 83

Температура газа на всасывании, К ( 0 С),

Расчетное повышение температуры газа в нагнетателе

на номинальном режиме, О С. 31

Давление газа, МПа

Время запуска ГПА без учета предпусковой

подготовки, с (мин) не более. 900(15)

Безвозвратные потери масла, не более, кг/ч

Масса, не более, кг

В 1996 г. Были успешно проведены межведомственные испытания изделия. В 2004 году началось серийное изготовление двигателя в УМПО. В 2014 году АЛ-31СТ прошел рубеж в один миллион часов наработки.

Газотурбинный двигатель наземного применения АЛ-31СТ имеет одну из наиболее востребованных мощностей в 16 МВт и предназначен для использования на газоперекачивающих станциях. КПД двигателя составляет 35,5%, что дает изделию конкурентные преимущества перед приводами той же мощности с меньшим КПД. Надежность, экологичность и эффективность АЛ-31СТ позволяет использовать его в ключевом проекте ПАО «Газпром» «Сила Сибири».

газотурбинный привод АЛ-31СТ

С 2012 года ОДК-УМПО в партнерстве с «Газпром трансгаз Уфа» успешно проводит модернизацию привода АЛ-31СТ. Благодаря этой работе внедрены конструктивные изменения, повысившие надежность изделия: рабочая лопатка турбины высокого давления из жаропрочного сплава и модернизированная опора турбины высокого давления. Активно реализуется проект создания малоэмиссионной камеры сгорания для снижения выбросов в атмосферу оксидов азота. Создание системы электроснабжения собственных нужд и внедрение модуля компрессора низкого давления с регулируемым входным направляющим аппаратом позволяет двигателю приобрести новые конкурентные преимущества.

По итогам 2020 г. совместная работа коллективов ОДК-УМПО и «Газпром трансгаз Уфа» над инновационной системой удаленного трендового контроля (мониторинга) рабочих параметров двигателя АЛ-31СТ удостоена премии ПАО «Газпром» в области науки и техники. На основе эксплуатационных данных, полученных в режиме реального времени с компрессорных станций, и методик, разработанных в ОКБ им. А. Люльки-филиале ПАО «ОДК-УМПО», система позволяет производить анализ технического состояния двигателей, определение мощностных параметров и контроль вибрационного состояния двигателей.

Источник

Дефект родом из СССР. Двигатели «Русланов» и безопасность полётов

Д-18Т, двигатель, Мотор Сич, СССР, Ан-124 «Руслан», Ан-124, дефект

Специалисты утверждают, что, скорее всего, дефект проявился бы и раньше, будь эксплуатации интенсивнее. Дефект возник при протяжке пазов – это царапина, толщиной «с волос», которая за годы превратилась в большую трещину. При изготовлении диска, пазы, в которые ставятся лопатки, протягивают.

После ноябрьского происшествия с Ан-124 в Новосибирске, Росавиация с участием авиарегистра РФ и научно-исследовательских организаций провела исследование причин разрушения диска компрессора, разработав новую методику дефектации методами неразрушающего контроля и магнито-вихревого контроля.

Д-18Т, двигатель, Мотор Сич, СССР, Ан-124 «Руслан», Ан-124, дефект

Тогда при взлёте Ан-124 произошло нелокализованное разрушение двигателя. Осколками диска компрессора были повреждены системы воздушного судна, и экипаж остался в кабине воздушного судна без показателей приборов, показателей скорости, количества оборотов двигателей. Грузовой самолёт совершил аварийную посадку и выкатился за пределы ВПП. Двигатели Д-18Т были изготовлены в 1991 году.

Д-18Т, двигатель, Мотор Сич, СССР, Ан-124 «Руслан», Ан-124, дефект

Известно, что в марте 2020 года Государственная авиационная служба Украины (ГАСУ) распорядилась провести проверки дисков компрессора промежуточного давления второй ступени Д-18T серии 3. Эксплуатантам тяжёлого транспортного самолёта Ан-124 «Руслан» надлежало проверить двигатели после неконтролируемого отказа силовой установки. По словам главы Росавиации Александра Нерадько, это происшествие позволило выявить производственный дефект у двигателя Д-18Т.

Д-18Т, двигатель, Мотор Сич, СССР, Ан-124 «Руслан», Ан-124, дефект

Двигатель выполнен по трехвальной схеме с осевым пятнадцатиступенчатым компрессором, промежуточным корпусом, кольцевой камерой сгорания, реверсивным устройством в наружном контуре и раздельными нерегулируемым выходными соплами наружного и внутреннего контуров. Конструкция двигателя выполнена по принципу модульной сборки.

Расследование началось после отказа до разрушения диска второй ступени в компрессоре промежуточного давления двигателя Д-18T серии 3. Где и когда произошёл инцидент неизвестно. В директиве было дано указание провести единовременный осмотр дисков во всех силовых установках Д-18T серии 3 всем операторам Ан-124.

Д-18Т, двигатель, Мотор Сич, СССР, Ан-124 «Руслан», Ан-124, дефект

В течение шести месяцев операторы должны были провести диагностику методом неразрушающего вихретокового контроля дисковых соединений типа «ласточкин хвост» и отправить результаты производителю двигателей Д-18Т в АО «Мотор-Сич» и разработчику в ЗМКБ«Ивченко-Прогресс». При обнаружении трещин двигатель надлежало снять с эксплуатации для ремонта. Об этом сообщалось на сайте отраслевого издания FlightGlobal.com.

Д-18Т, двигатель, Мотор Сич, СССР, Ан-124 «Руслан», Ан-124, дефект

Всего, по данным из открытых источников, в эксплуатации находятся 45 самолётов Ан-124, из них: Россия: ВКС — 16, авиакомпания «Волга-Днепр» — 12, 224-й лётный отряд — 8.

Украина: «Авиалинии Антонова» — 7, в ОАЭ: Maximus Air Cargo — 1, в Азербайджане: Silk Way Airlines — 1.

Источник

Плазменный ракетный двигатель. Что заказал «Росатом»?

«Росатом» заказал испытания новейших моделей космических двигателей нового поколения. Их проведение запланирована на текущий год. Речь идет о лабораторных моделях так называемых ионного и холловского двигателей.

Новые двигатели должны обеспечить тягой автоматические, а также пилотируемые межпланетные космические корабли. В техническом задании отмечается, что для реализации данной задачи требуются силовые установки большой мощности. Испытания лабораторных моделей новых, так называемых ионного и холловского двигателей для космоса, как планируется, должны пройти в нынешнем году.

Как отмечается в техзаданиях, многие страны исследуют вопросы создания автоматических и пилотируемых межпланетных кораблей с использованием электрических ракетных двигательных установок (ЭРДУ) большой мощности (свыше 100 кВт). Сейчас появились практические разработки по ядерным реакторам космического базирования мегаваттного класса, которые могут обеспечить энергией такие двигатели.

холловский двигатель, ионный двигатель, плазменный двигатель, космос, межпланетные космические корабли, космические корабли, Россия, Росатом

Плазменный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя (ЭРД), расходуемое вещество которого получает ускорение в состоянии плазмы (ионизированного газа). В отличие от жидкостных двигателей, такие системы не предназначены для вывода грузов на орбиту, поскольку могут работать только в вакууме и сейчас используются, например, для удержания спутников на так называемой точке стояния. Кроме того, за счет уменьшения запасов рабочего тела при сравнительно высокой скорости его истечения, они рассматриваются как возможный способ совершения быстрых космических перелетов.

Ионный и холловский двигатели дают возможность разогнать космический аппарат в невесомости до скоростей, недоступных химическим двигателям. Двигатель на эффекте Холла — разновидность электростатического ракетного двигателя, в котором используется эффект Холла. При равных размерах с другим типом электростатического ракетного двигателя — ионным, холловский двигатель обладает большей тягой.

холловский двигатель, ионный двигатель, плазменный двигатель, космос, межпланетные космические корабли, космические корабли, Россия, Росатом

Ионный двигатель работает, используя в качестве рабочего тела, как правило, ионизированный инертный газ (аргон, ксенон), иногда и ртуть. Газ подается в ионизирующую камеру двигателя, где нейтральные молекулы становятся положительно заряженными ионами, которые ускоряются в электростатическом поле. Если в ионном двигателе ускоряются только положительные ионы, то в холловском двигателе задействовано все рабочее тело (то есть еще и отрицательные электроны). Поэтому холловский двигатель дает более высокую плотность тяги и, соответственно, большее ускорение.

холловский двигатель, ионный двигатель, плазменный двигатель, космос, межпланетные космические корабли, космические корабли, Россия, Росатом

Как отмечается в техзаданиях, у ионных и холловских двигателей сейчас наивысший уровень технической готовности и подтвержденные ресурсные характеристики в десятки тысяч часов (как при наземной отработке, так и при летной эксплуатации), однако у них есть недостатки. Основной из них ограничение по мощности единичного двигателя, снятие которого требует принципиально иных подходов к организации рабочих процессов в двигателях и соответствующих научных исследований. Отмечается, что на данный момент известны результаты испытаний ионного двигателя мощностью 35 кВт со скоростью истечения 70 км/с и КПД 75%.

холловский двигатель, ионный двигатель, плазменный двигатель, космос, межпланетные космические корабли, космические корабли, Россия, Росатом

Согласно техническим заданиям, до конца нынешнего года предстоит разработать, изготовить и провести испытания лабораторных моделей ионного двигателя мощностью до 20 кВт и холловского двигателя мощностью до 15 кВт. Цель работ — проверка основных технических решений с целью обеспечения создания прототипов плазменных ракетных двигателей с повышенными параметрами тяги и удельного импульса.

Государственный научный центр «Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований» входит в научный дивизион «Росатома». Выполняет исследования в области управляемого термоядерного синтеза, физики плазмы, лазерной физики и техники. Уникальная экспериментально-стендовая база ТРИНИТИ позволяет получать результаты, имеющие важное научное и прикладное значение.

Во всех случаях плазменные ракетные двигатели набирают скорость медленнее обычных. Тем не менее благодаря парадоксу «чем медленнее, тем быстрее» они позволяют достичь далеких целей в более короткий срок, так как в итоге разгоняют космический аппарат до скорости значительно большей, чем двигатели на химическом топливе при той же массе топлива. Это позволяет избежать траты времени на отклонения к телам, обеспечивающим эффект гравитационной рогатки.

Источник

Вращающийся детонационный двигатель революционизирует запуск ракет для гиперзвукового полета

Для запуска космического корабля требуется много топлива. Но новый тип двигателя, называемый вращающимся детонационным двигателем, обещает превратить ракеты не только в более экономичные, но и более легкие и менее сложные в изготовлении. Есть только одна проблема: сейчас этот двигатель слишком непредсказуем, чтобы использовать его в реальной ракете.

Непрерывно вращающийся детонационный двигатель (CRDE) находится в центре внимания аэрокосмического сообщества. Он имеет несколько преимуществ, включая однократное инициирование, высокую скорость сгорания, высокую термическую эффективность и простую структуру. Благодаря этим характеристикам ожидается, что он принесет революционные усовершенствования в авиационные и аэрокосмические двигательные установки, и в настоящее время привлекает большое внимание во всем мире.

Министерство обороны США в начале этого года объявило, что гиперзвуковой транспорт должен быть высшим приоритетом. Подталкивает Пентагон Россия, у которой есть «Авангард», оснащеный особым двигателем, и Китай также претендующий на мощную программу исследований гиперзвуковых ракет.

Исследователи из Вашингтонского университета разработали математическую модель, которая описывает, как работают детонационные двигатели. С помощью этой информации инженеры могут впервые разработать тесты для улучшения таких двигателей и повышения их устойчивости работы.

Учеными установлено, что при детонационном сгорании газы расширяются со сверхзвуковой скоростью. Это теоретически более эффективно, чем обычное (дефлаграционное) сгорание, на целых 25%. Такое повышение эффективности обеспечивает значительное повышение тяги и экономию топлива.

Новый вращающийся детонационный двигатель может революционизировать пуски ракет, если его сделать достаточно стабильным. Это большое «если» и то, что ученые надеются исследовать, используя новую математическую модель физики, играющую роль в непредсказуемых вращающихся детонациях.

Министерства обороны США в начале этого года объявило, что гиперзвуковой транспорт должен быть высшим приоритетом. Подталкивает Пентагон Россия, у которой есть «Авангард», оснащеный особым двигателем, и Китай также претендующий на мощную программу исследований гиперзвуковых ракет.

Немного классической теории

Горение может осуществляться в двух разных режимах: дефлаграция (обычное горение) и детонация. Когда состояние предварительно смешанных горючих смесей изменяется, будут получены различные режимы горения.

Во время процесса дефлаграции скорость волны горения составляет порядка метров в секунду, давление несколько падает, а удельный объем значительно увеличивается. Таким образом, дефлаграция обычно рассматривается как приблизительно изобарное сгорание. При детонации его скорость распространения может достигать порядка километров в секунду. В процессе сгорания волна сгорания тесно связана с ударной волной, давление и температура резко возрастают, а удельный объем несколько уменьшается. Таким образом, детонация часто рассматривается как приблизительно изохорное горение. Очевидно, что тепловыделение детонации происходит быстрее, энтропийное увеличение детонации меньше, а термический КПД детонации выше, чем у дефлаграции.

Министерство обороны США в начале этого года объявило, что гиперзвуковой транспорт должен быть высшим приоритетом. Подталкивает Пентагон Россия, у которой есть «Авангард», оснащеный особым двигателем, и Китай также претендующий на мощную программу исследований гиперзвуковых ракет.

Поскольку цикл детонации имеет более высокий тепловой КПД, чем обычный цикл сгорания с постоянным давлением, то ожидается, что высокоэффективная силовая установка может быть реализована с использованием детонационных волн. Вращающийся детонационный двигатель (RDE) использует непрерывную детонацию, распространяющуюся в кольцевой камере сгорания. Поскольку детонационные волны распространяются со сверхзвуковой скоростью только в нижней области RDE, камера сгорания может быть сокращена. Однако камера сгорания нуждается в системе охлаждения из-за высокого теплового потока возле ее стенок.

Хотя конструкция RDE аналогична двигателю импульсной детонации (PDE), RDE лучше, потому что волны вращаются вокруг камеры, а PDE требует продувки камер после каждого импульса.

История вопроса

Детонационное сгорание является потенциальным для двигателей аэрокосмических систем, предлагая высокую эффективность и низкую конструкционную сложность. Для сравнения, дефлаграцию обычно легче контролировать, и поэтому она доминирует как в экспериментальных, так и в реальных применениях на двигателях. Ранее исследования в области детонационных двигателей были ограничены из-за отсутствия необходимых инструментов, необходимых для проектирования и анализа таких систем. Тем не менее, применение детонационных двигателей для движения является очень перспективным, уже доказавшим свою компактность, обеспечивая при этом высокоэффективную генерацию тяги. Эта сверхзвуковая тяга может использоваться независимо как ракетный двигатель или как часть газотурбинной системы. Интерес к разработке технологии RDE возрос, и проблемы использования более термодинамически эффективного цикла стали более понятными.

Министерства обороны США в начале этого года объявило, что гиперзвуковой транспорт должен быть высшим приоритетом. Подталкивает Пентагон Россия, у которой есть «Авангард», оснащеный особым двигателем, и Китай также претендующий на мощную программу исследований гиперзвуковых ракет.

Этот тип двигателя характеризуется одной или несколькими детонационными волнами, содержащимися в кольцевой камере с открытым концом. Смесь топлива и окислителя подается в один конец камеры, и детонационная волна потребляет эти реагенты азимутально, вытесняя реагенты из открытого конца кольцевого пространства. В некоторых источниках этот тип двигателя также называют двигателем непрерывной детонационной волны (CDWE) или двигателем спиновой детонации.

Особенности рабочего процесса

Министерства обороны США в начале этого года объявило, что гиперзвуковой транспорт должен быть высшим приоритетом. Подталкивает Пентагон Россия, у которой есть «Авангард», оснащеный особым двигателем, и Китай также претендующий на мощную программу исследований гиперзвуковых ракет.

При работе ударная волна врезается в молекулы кислорода и молекулы топлива с такой силой, что они сжимаются, возбуждаются и детонируют. Каждая последующая детонация поддерживает движение ударной волны, и двигатель поддерживает эти детонации, питая камеру тщательно рассчитанными впрысками топлива и кислорода.

Это позволяет двигателю сжигать топливо с гораздо большей скоростью по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания. Эта более высокая скорость горения создает большую тягу, благодаря которой эти двигатели будут разгонять летательные аппараты к гиперзвуковым скоростям.

Есть проблемы, но они решаемы

Министерства обороны США в начале этого года объявило, что гиперзвуковой транспорт должен быть высшим приоритетом. Подталкивает Пентагон Россия, у которой есть «Авангард», оснащеный особым двигателем, и Китай также претендующий на мощную программу исследований гиперзвуковых ракет.

Кроме того, трудно найти баланс между шириной канала детонации и непредсказуемым выбросом неиспользованного топлива. Неизрасходованное топливо может взорваться за пределами реактора и вызвать проблемы, и его минимизация важна, но не может быть достигнута за счет оптимальной формы и размера реактора.

Министерства обороны США в начале этого года объявило, что гиперзвуковой транспорт должен быть высшим приоритетом. Подталкивает Пентагон Россия, у которой есть «Авангард», оснащеный особым двигателем, и Китай также претендующий на мощную программу исследований гиперзвуковых ракет.

Источник

Журнал 1

Журнал 1

Первый век до нашей эры, античный Рим, город-государство (полис) с республиканским строем, превращается в стремительно растущую рабовладельческую сверхдержаву. Этим процессом заправляет Гай Юлий Цезарь (Кесарь), почетный главнокомандующий (император), присоединивший к Риму земли от Атлантического океана до Рейна. Вернувшись из Галлии (современной Франции), Цезарь ошеломляет Сенат вестью о могучем враждебном Риму народе, живущем за Рейном.

Сейчас Homo sapiens — единственный разумный вид, обитающий на нашей планете. Но так было не всегда. Когда-то Землю одновре менно населяли как минимум три разумных вида. Нет, если вы подумали про разумных рептилоидов, то зря. Науке о них ничего не известно. Все три вида — представители рода Homo, относящиеся к узконосым обезьянам Старого Света. Тем не менее это именно разные виды, которые отличались друг от друга гораздо сильнее, чем современные человеческие расы.

Важную роль в судьбе F-16 сыграла поддержка программы Бельгией, Нидерландами, Данией и Норвегией. Эти страны в 1974 г. достигли договоренности с американской стороной, что если США закажут для своих ВВС истребитель, победивший в конкурсе LWF, то и они тоже рассмотрят возможность заказа более 300 самолетов. Также эти страны соглашались стать производителями самолета и его компонентов. Четыре союзника по НАТО сформировали Группу многонациональной истребительной программы (MFPG) и, что самое любопытное, оказывали давление на принятие решения США к декабрю 1974 г.

Японские лодки занимались транспортировкой грузов вплоть до капитуляции страны, и в конце войны эти перевозки даже приобрели стратегический характер. Однако особый интерес для любителей экзотики представляют переходы японских лодок в Европу. Императорский Морской генеральный штаб (МГШ) отправил туда пять кораблей. Все они относились к типу крейсерских лодок, имеющих авиационное вооружение. Перед походом с них демонтировали часть вспомогательного оборудования, снимали бортовой самолет, большинство запасных торпед и часть артиллерийского боезапаса. В Европу японцы доставляли хинин, редкоземельные металлы и людей. Обратно перевозились ртуть, новейшие технологии, дипломатическая почта, электроника, образцы авиационных и морских систем вооружения.

Линейный генератор энергии со свободным поршнем, который использует сгорание для непосредственной выработки электроэнергии без приводного вала, может обеспечить расширение возможностей электромобилей. Он намного меньше и эффективнее, чем обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Несколько исследовательских групп, в том числе научно-исследовательская группа Toyota, исследуют эту интригующую технологию.

Источник

Решающая весна российского двигателестроения: газогенератор для двигателя ПД-8 и композитные лопатки для ПД-35 испытают весной 2021 года

Как сообщили в «ОДК-Сатурн», компания имеет экспортный портфель заказов на производство нескольких сотен авиационных двигателей в ближайшие три-четыре года

Первые испытания демонстратора газогенератора для нового двигателя среднего класса ПД-8 планируется провести в марте 2021 года. Об этом ТАСС сообщил управляющий директор «ОДК-Сатурн» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию госкорпорации «Ростех») Виктор Поляков.

газогенератор, двигатель ПД-8, двигатель самолета

Ранее первый замглавы госкорпорации «Ростех» Владимир Артяков в интервью ТАСС сообщал, что перспективный российский двигатель ПД-8 для самолета SSJ 100 и самолета-амфибии Бе-200 получит сертификат типа в 2023 году. По его словам, база двигателя может применяться и для вертолетов.Также в его конструкции будут широко использованы наработки по двигателю ПД-14 для авиалайнера МС-21.

В настоящее время пассажирские самолеты SSJ-100 оснащаются турбовентиляторными двигателями SaM146, разработанными «ОДК-Сатурн» совместно с французской компанией Snecma. Французская сторона отвечает за производство газогенератора силовой установки.

Испытания лопаток для ПД-35

Первые опытные образцы композитных лопаток для перспективного двигателя ПД-35, который предполагается устанавливать на широкофюзеляжные самолеты, изготовлены на «ОДК-Сатурн», испытания лопаток запланированы на весну следующего года, сообщил Поляков.

Как пояснил управляющий директор «ОДК-Сатурн», сейчас на предприятии специалисты добиваются сокращения сроков производства композитных лопаток, улучшения их характеристик.

Разработка композитных лопаток для двигателя ПД-35 параллельно ведется по двум технологическим направлениям: специалисты рыбинского предприятия используют 3D ткачество (лопатка изготавливается на специализированном ткацком станке с использованием нитей из композитных материалов), специалисты «ОДК-Пермские моторы» используют направленную выкладку.

ввиадвигатели, двигатель ПД-8, ОДК-Сатурн

Авиадвигатели на экспорт

«ОДК-Сатурн» имеет экспортный портфель заказов на производство нескольких сотен авиационных двигателей в ближайшие три-четыре года, сообщил Поляков.

Управляющий директор отметил, что экспортный портфель «ОДК-Сатурн» составляет примерно 35%. Основную долю экспорта составляют двигатели для самолетов Ил-76 иностранных заказчиков.

Источник

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — другой тип поршневого двигателя. От паровой машины он отличается тем, что топливо сгорает у него не в топке парового котла, а непосредственно в цилиндре.

Теперь это самые распространенные тепловые двигатели в мире. Они более экономичны, чем паровые машины, не имеют тяжелого котла и поэтому находят применение в самых различных областях техники. Ценное свойство этих двигателей — небольшой их вес по отношению к единице развиваемой мощности. Так, автомобильный двигатель весит всего 1 кГ на 1 л. с.

Двигатели внутреннего сгорания приводят в действие автомобили, самолеты, тракторы, речные и морские суда, тепловозы и многие другие машины.

По способу заполнения цилиндра топливом двигатели внутреннего сгорания делятся на двухтактные и четырехтактные (подробнее о его работе см. стр. «Автомобили»).

У двигателей высокого сжатия — дизелей (двигателей с воспламенением от сжатия) — четыре такта, происходящих за два оборота вала, протекают несколько иначе, чем в карбюраторном двигателе. Поршень здесь засасывает и затем сильно сжимает не смесь топлива с воздухом, а чистый воздух. Когда на втором такте поршень достигнет своего верхнего положения, в полость двигателя вбрызгивается через форсунку жидкое топливо. От высокой температуры сжатого воздуха топливо воспламеняется и толкает поршень вниз.

В отличие от паровой машины, у которой пар все время давит на поршень и толкает его то в одну, то в другую сторону, у четырехтактного двигателя внутреннего сгорания на четыре такта и два оборота вала приходится только один рабочий ход. Это снижает мощность такого двигателя.

У двухтактного двигателя рабочий ход приходится на каждый оборот вала. Однако краткий промежуток времени, пока поршень находится в нижнем положении, недостаточен для того, чтобы хорошо очистить полость двигателя от продуктов сгорания. Это препятствует широкому применению двухтактного двигателя.

И четырехтактный и двухтактный двигатели могут работать как на легком топливе, которое распыляется в карбюраторе и подается вместе с воздухом в цилиндр после продувки, так и на тяжелом моторном топливе, которое вбрызгивается в полость цилиндра в конце хода сжатия.

Так работает карбюраторный двигатель внутреннего сгорания

Так работает карбюраторный двигатель внутреннего сгорания: 1 — поршень; 2 — карбюратор; 3 — топливный бак; 4 — запальная свеча; 5 — магнето; 6 — труба для выхлопных газов; 7 — распределительный валик, управляющий всасывающим и выхлопным клапанами; 8 — валик, передающий движение масляному шестеренчатому насосу; 9 — водяная помпа; 10 — радиатор.

Широкое применение в современной технике двигателей внутреннего сгорания привело к довольно обширной их специализации. Помимо разделения на четырехтактные и двухтактные, они подразделяются:

Основные механизмы дизельного двигателя внутреннего сгорания:

Основные механизмы дизельного двигателя внутреннего сгорания: 1 — поршень; 2 — топливный насос; з — топливный бак; 4 — воздухофильтр; 5 — клапаны; 6 — выхлопной патрубок; 7 — распределительный валик; 8 — валик масляного насоса; 9 — водяная помпа; 10 — радиатор.

Очень распространенный тип двигателя — четырехтактный карбюраторный. На нашей схеме показан такой двигатель с одним цилиндром (обычно их бывает 4, 6, 8 и даже 12).

Для бесперебойной работы в двигателе внутреннего сгорания есть ряд систем: распределения, зажигания, питания, охлаждения и смазки (подробнее см. стр. «Автомобили»).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник