Двигатель на воде своими руками схема: Двигатель на воде своими руками схема

Водяная топливная ячейка Мейера — схема, возможность сделать своими руками

«Топливная ячейка» и «Машина на воде» Стэнли Мейера

Как и о всякой технологии, способной перевернуть мир, о ячейке Стэнли Мейера (или водном топливном элементе) говорят до сих пор. Одни уверяют о ней почти как о вечном двигателе, другие утверждают, что это мошенничество чистой воды. Кое кто даже пророчил создателю этого чуда Нобелевскую премию. А ряд судебных разбирательств и таинственная смерть Мейера только подлили масло в огонь сомнений.

Стэнли Мейер со своим багги

Так что же на самом деле изобрел Стэнли Мейер? Известно следующее: в 1980 году американским изобретателем Стэнли Алленом Мейером для показа публике и журналистам был представлен легкий вездеход – багги. Казалось бы, обычное дело, но его багги ездил не на бензине, а на воде. Причем эффективность двигателя была такова, что на четыре с лишним тысячи км (от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса) потребовалось бы всего восемьдесят три литра воды.

Двигатель от водного автомобиля Стэнли Мейера. За основу был взят обыкновенный двигатель Volkswagen

Конечно, целиком конструкцию супердвигателя изобретатель не разглашал. Первоначально Мейер говорил о водных инжекторах вместо свечей, которые и позволяли получать энергию из вода. Затем, неохотно, поведал о созданной им водной ячейке – главном компоненте двигателя. Ячейка позволяла получать водород и кислород из воды, и использовать водород как топливо.

Схема из патента Мейера

И, хотя многие сразу стали говорить про «изобретение» Стэнли Мейером давно и хорошо известного электролизера, устройству Мейера требовалось гораздо меньше энергии для расщепления воды. Фактически его устройство могло само обеспечивать себя энергией – только подливай воду. Не обращая внимания на критику оппонентов, Стэнли Мейер запатентовал свое изобретение и стал искать инвестиции, для дальнейших разработок. И нашел их!

Интервью Стэнли Мейера (можно найти в Интернете)

Слухи и недосказанность вокруг изобретения «водных топливных ячеек» изобретатель поддерживал тем, что не разрешал испытания и исследования их независимыми инспекторами и техниками, мотивируя о том, что все экспертизы пройдены на этапе патентования.

Именно поэтому загадка «ячеек» так и осталась загадкой.

В 1996 году два инвестора Мейера подали на него в суд Огайо, который изобретатель проиграл. И чудо-багги и «топливная ячейка» были признаны фальшивками. Принципом получения водорода был признан в разрушении полярных связей в молекуле воды с помощью СВЧ-излучения. Но Стэнли продолжал работать до 1998 года, когда его смерть снова не всколыхнула американские газеты.

Официально – он умер от церебральной аневризмы. Но брат изобретателя рассказал другую историю. «Во время ужина с инвесторами из Бельгии, Стэнли сделал глоток клюквенного сока. Затем он схватил его за шею, выскочил из двери, упал на колени и его вырвало. Я выбежал на улицу и спросил его: «Что случилось?» Он сказал: «Они отравили меня». Это было его последним заявлением.

Хотя остались чертежи и патент Мейера, пока никто достоверно не смог повторить его работу… Или смог, но не хочет делиться этим с миром. 

О водородной ячейке Мейера

Если вы сделали и испытали вышеописанную конструкцию, то по горению пламени на конце иглы наверняка заметили, что производительность установки чрезвычайно низкая. Чтобы получить больше гремучего газа, нужно изготовить более серьезное устройство, называемое ячейкой Стэнли Мейера в честь изобретателя.

Принцип действия ячейки тоже основан на электролизе, только анод и катод выполнены в виде трубок, вставляющихся одна в другую. Напряжение подается от генератора импульсов через две резонансные катушки, что позволяет снизить потребляемый ток и увеличить производительность водородного генератора. Электронная схема устройства представлена на рисунке:

Для изготовления ячейки Мейера потребуется:

• цилиндрический корпус из пластмассы или оргстекла, умельцы нередко используют водопроводный фильтр с крышкой и патрубками;
• трубки из нержавеющей стали диаметром 15 и 20 мм длиной 97 мм;
• провода, изоляторы.

Нержавеющие трубки крепятся к основанию из диэлектрика, к ним припаиваются провода, подключаемые к генератору. Ячейка состоит из 9 или 11 трубок, помещенных в пластиковый либо плексигласовый корпус, как показано на фото.

Под ячейку Мейера можно приспособить готовый пластиковый корпус от обычного водопроводного фильтра

Соединение элементов производится по всем известной в интернете схеме, куда входит электронный блок, ячейка Мейера и гидрозатвор (техническое название – бабблер). В целях безопасности система снабжена датчиками критического давления и уровня воды. По отзывам домашних умельцев, подобная водородная установка потребляет ток порядка 1 ампера при напряжении 12 В и обладает достаточной производительностью, хотя точные цифры отсутствуют.

Принципиальная схема включения электролизера

Схема водяной топливной ячейки Мейера

Экология познания. Наука и техника: Ячейка Мейера – устройство, расходующее малое количество электрической энергии, и производящее из обыкновенной воды большое количество водородно-кислородной смеси (газ Брауна).

Очевидно, что изобретатель из США Стэнли Мэйер разработал электрическую ячейку, которая позволяет разделять обыкновенную водопроводную воду на водород и кислород с гораздо меньшей затратой энергии, чем требуется при обычном электролизе.

Демонстрации проводились и прежде профессором Michael Laughton, Dean из Engineering при Колледже Королевы Mary, Лондон, Адмирал Сэр Anthony Griffin, бывший командующий британским Флотом, и Д-ром Keith Hindley, английским химиком-исследователем. Ячейка Мэйер, сделанная дома изобретателем в Grove City, Огайо, производила гораздо больше водородо-кислородной смеси, чем могло ожидаться при простом электролизе.
В то время как обычный элекролиз воды требует тока, измеряемого в амперах, ячейка Мэйер производит тот же эффект при милиамперах. Более того, обыкновенная водопроводная вода требует добавления электролита, например, серной кислоты, для увеличения проводимости; ячейка Мэйер действует при огромной производительности с чистой водой.

Согласно очевидцам, самым поразительным аспектом клетки Мэйер было то, что она оставалась холодной даже после часов производства газа.
Эксперименты Мэйера, которые он счел возможными представить к патентованию, заслужили серию патентов США, представленные под Секцией 101. Представление патента под этой секцией зависит от успешной демонстрации изобретения Патентному Рецензионному Комитету.
Клетка Мэйера имеет много общего с электролитической ячейкой, за исключением того, что она работает при высоком потенциале и низком токе лучше, чем другие методы. Конструкция проста. Электроды — отсылаем заинтересовавшихся к Мэйеру — сделаны из параллельных пластин нержавеющей стали, образующие либо плоскую, либо концентрическую конструкцию. Выход газа зависит обратно пропорционально расстоянию между ними; предлагаемое патентом расстояние 1.5 мм дает хороший результат.

Значительные отличия заключаются в питании ячейки. Мэйер использует внешнюю индуктивность, которая образует колебательный контур с емкостью ячейки, — чистая вода, по-видимому, обладает диэлектрической проницаемостью около 81, — чтобы создать параллельную резонансную схему. Она возбуждается мощным импульсным генератором, который вместе с емкостью ячейки и выпрямительным диодом составляет схему накачки. Высокая частота импульсов производит ступенчато поднимающийся потенциал на электродах ячейки до тех пор, пока не достигаеся точка, где молекула воды распадается и возникает кратковременный импульс тока. Схема измерения тока питания выявляет этот скачок и запирает источник импульсов на несколько циклов, позволяя воде восстановиться.
Химик-исследователь Keith Hindley предлагает следующее описание демонстрации ячейки Мэйера: «После дня презентаций, Griffin комитет засвидетельствовал ряд важных свойств WFC (водяная топливная ячейка, как назвал ее изобретатель).

Группа очевидцев независимых научных наблюдателей Великобритании свидетельствовала что американский изобретатель, Стэнли Мэйер, успешно разлагает обыкновенную водопроводную воду на составляющие элементы посредством комбинации высоковольтных импульсов, при среднем потреблении тока, измеряемого всего лишь милиамперами. Зафиксированный выход газа был достаточным, чтобы показать водородно-кислородное пламя, которое мгновенно плавило сталь.

По сравнению с обычным сильноточным электролизом, очевидцы констатировали отсутствие какого-либо нагревания ячейки. Мэйер отказался прокомменировать подробности, которые бы позволили ученым воспроизвести и оценить его «водяную ячейку». Однако, он представил достаточно детальное описание американскому Патентному Бюро, чтобы убедить их, что он может обосновать его заявку на изобретение.
Одна демонстрационная ячейка была снабжена двумя параллельными электродами возбуждения. После наполнения водопроводной водой, электроды генерировали газ при очень низких уровнях тока — не больше, чем десятые доли ампера, и даже милиамперы, как заявляет Мэйер, — выход газа увеличивался, когда элекроды сдвигались более близко, и уменьшался, когда они отодвигались. Потенциал в импульсе достигал десятков тысяч вольт.

Вторая ячейка содержала 9 ячеек с двойными трубками из нержавеющей стали и производила намного больше газа. Была сделана серия фотографий, показывающая производство газа при милиамперном уровне. Когда напряжение было доведено до предельного, газ выходил в очень впечатляющем количестве.
«Мы обратили внимание, что вода вверху ячейки медленно стала окрашиваться от бледно-кремового до темно-коричневого цвета, мы почти уверены в влиянии хлора в сильно хлорированной водопроводной воде на трубки из нержавеющей стали, использованные для возбуждения».
Он продемонстрировал производство газа при уровнях милиампер и киловольт.
«Самое замечательное наблюдение — это то, что WFC и все его металлические трубки остались совершенно холодные на ощупь, даже после более чем 20 минут работы. «Раскалывающий молекулы» механизм развивает исключительно мало тепла по сравнению с элекролизом, где элекролит нагревается быстро.» 

Результат позволяет рассмотреть эффективное и управляемое производство газа, которое быстро возникает, и безопасно в функционировании. Мы ясно увидели, как увеличение и уменьшение потенциала используется, чтобы управлять производством газа. Мы увидели, как поток газа прекращался и начинался вновь, соответственно когда напряжение на входе было выключено и вновь включено.»
«После часов обсуждения между собой, мы заключили, что Steve Мэйер явился, чтобы изобрести совершенно новый метод для разложения воды, которая обнаруживала некоторые черты классического элекролиза. Это подтверждается тем, что его устройства, реально работающие, взятые из его коллекции, удостоверены американскими патентами на разные части WFC системы. Так как они были представлены под Секцией 101 Патентным Бюро США, аппаратура, включенная в патентах, проверена экспериментально экспертами американского Патентного Бюро, их вторыми экспертами и все заявления были установлены.

» Основной WFC подвергался трехлетнему испытанию. Это подняло предоставленные патенты до уровня независимого, критического, научного и инженерного подтверждения того, что устройства фактически работают, как описано.»
Практическая демонстрация ячейки Мэйер’а является существенно более убедительной, чем псевдо-научный жаргон, который использован для объяснения. Изобретатель лично говорил об искажении и поляризации молекулы воды, приводящему к самостоятельному разрыву связи под действием градиента электрического поля, резонанса в пределах молекулы, который усиливает эффект.
Не считая обильного выделения кислорода и водорода и минимального нагревания ячейки, очевидцы также сообщают, что вода в внутри ячейки исчезает быстро, переходя в ее составные части в виде аэрозоли из огромного количества крошечных пузырей, покрывающих поверхность ячейки.
Мэйер заявил, что у него работает конвертер водородно-кислородной смеси в течение последних 4 лет, использующий цепочку из 6 цилиндрических ячеек. Он также заявил, что фотонное стимулирование пространства реактора светом лазера посредством о

Что такое бесколлекторный двигатель?

Типы моторов?

Двигатели/моторы в мультироторных аппаратах бывают двух типов:

1. Коллекторные/Brushed (др. названия: DC)/Сoreless.
2. Бесколлекторные/Brushless.

Их главное отличие в том, что у коллекторного двигателя обмотки находятся на роторе (вращающейся части), а у бесколлекторного — на статоре. Не вдаваясь в подробности скажем, что бесколлекторный двигатель предпочтительнее коллекторного поскольку наиболее удовлетворяет требованиям, ставящимся перед ним. Поэтому в этой статье речь пойдёт именно о таком типе моторов. Подробно о разнице между бесколлекторными и коллекторными двигателями можно прочесть в этой статье.

Несмотря на то, что применяться БК-моторы начали сравнительно недавно, сама идея их устройства появилась достаточно давно. Однако именно появление транзисторных ключей и мощных неодимовых магнитов сделало возможным их коммерческое использование.

Устройство БК — моторов

Конструкция бесколлекторного двигателя состоит из ротора на котором закреплены магниты и статора на котором располагаются обмотки. Как раз по взаиморасположению этих компонентов БК-двигатели делятся на inrunner и outrunner.

В мультироторных системах чаще применяется схема Outrunner, поскольку она позволяет получать наибольший крутящий момент.

Плюсы и минусы БК — двигателей

Плюсы:

• Упрощённая конструкция мотора за счёт исключения из неё коллектора.
• Более высокий КПД.
• Хорошее охлаждение.
• БК-двигатели могут работать в воде! Однако не стоит забывать, что из-за воды на механических частях двигателя может образоваться ржавчина и он сломается через какое-то время. Для избежания подобных ситуаций рекомендуется обрабатывать двигатели водоотталкивающей смазкой.
• Наименьшие радиопомехи.

Минусы:

Из минусов можно отметить только невозможность применения данных двигателей без ESC (регуляторы скорости вращения). Это несколько усложняет конструкцию и делает БК-двигатели дороже коллекторных. Однако если сложность конструкции является приоритетным параметром, то существуют БК-двигатели с встроенными регуляторами скорости.

Как выбрать двигатели для коптера?

При выборе бесколлекторных двигателей в первую очередь следует обратить внимание на следующие характеристики:

• Максимальный ток — эта характеристика показывает какой максимальный ток может выдержать обмотка двигателя за небольшой промежуток времени. Если превысить это время, то неизбежен выход двигателя из строя. Так же этот параметр влияет на выбор ESC.
• Максимальное напряжение — так же как и максимальный ток, показывает какое напряжение можно подать на обмотку в течение короткого промежутка времени.
• KV — количество оборотов двигателя на один вольт. Поскольку этот показатель напрямую зависит от нагрузки на вал мотора, то его указывают для случая, когда нагрузки нет.
• Сопротивление — от сопротивления зависит КПД двигателя. Поэтому чем сопротивление меньше — тем лучше.

Почему авиастроительные корпорации делают одинаковые самолеты?

• Павел Аксенов
• Русская служба Би-би-си

19 июня 2017

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Конструкторы нашли оптимальную форму для пассажирского самолета

Когда в очередной раз вы видите презентацию нового авиалайнера, не появляется ли у вас ощущение дежавю, не кажется ли вам, что каждый раз из ангара выкатывают самолет, который вы уже много раз видели раньше?

В понедельник открывается парижский авиасалон Ле Бурже, где будут представлены самые последние новинки авиационного рынка. 2017 год вообще богат на премьеры — только в мае в воздух впервые поднялись российский лайнер МС-21 и китайский С919, а Boeing 737MAX и А321NEO уже поступают к первым покупателям.

Но если стереть со всех этих самолетов опознавательные знаки, ливреи, отличите ли вы на летном поле один от другого? На фото в конце этого абзаца изображены Airbus A320 и Boeing 737. Сможете ли вы, не прибегая к помощи интернета, понять, какой где?

Подпись к фото,

Проверьте себя. На этом снимке — Airbus A320 и Boeing 737. Сможете отгадать, какой где? Ответ — в последнем абзаце текста

Мы привыкли к тому, что самолеты похожи друг на друга, однако, оказывается, так было не всегда. В первые десятилетия после Второй мировой войны — во время расцвета гражданской авиации — у каждого пассажирского самолета было свое «лицо».

1950-е годы, Caravelle, Ту-104, Boeing 707, Comet — каждый из них можно было узнать по неповторимому силуэту. В 1960-е и 70-е небо было тоже более пестрым: Ил-62, Boeing 727, Ту-154. Все они были легко отличимы друг от друга даже на большом расстоянии. Посмотрите, какими разными они были:

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Британский лайнер Comet — первый серийный реактивный пассажирский самолет

Автор фото, TASS/Belozerov

Подпись к фото,

Ту-104 — первый советский реактивный авиалайнер

Автор фото, Wikimedia/Garitzko

Подпись к фото,

У германского VFW 614 двигатели располагались над крыльями — наверное, самая причудливая модель за всю историю гражданской авиации

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

DC-10 — еще один неповторимый силуэт в гражданской авиации

Автор фото, Anatoly Yegorov/TASS

Подпись к фото,

Ил-62 — советский дальнемагистральный лайнер совершенно не похож на своего американского конкурента Boeing 707

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

Boeing 707 — «одноклассник» Ил-62

Так что же случилось? Все очень просто. Похоже, авиаконструкторы во всем мире нашли оптимальную форму самолета. В авиации не бывает дизайна ради красоты (ну разве чуть-чуть) — каждая мелочь имеет свое объяснение и обоснование.

Русская служба Би-би-си попросила авиационных экспертов, включая представителей крупнейших мировых авиастроительных корпораций Boeing и Airbus, объяснить особенности конструкции современных авиалайнеров.

Почему у самолета крылья снизу?

Начнем с крыльев. Когда у самолета они расположены внизу фюзеляжа, он называется «низкопланом». Абсолютное большинство пассажирских самолетов -низкопланы.

В компании Boeing нам объяснили, что причин этому сразу несколько. «Расположение крыла внизу (схема — низкоплан) позволяет сделать более короткие шасси (снизить вес), расположить двигатели под крылом достаточно близко к земле, более удобно скомпоновать пассажирский салон (центральная часть крыла проходит под полом пассажирской кабины), создает условия для безопасного покидания самолета в случае аварийной посадки на воду», — рассказали в американской компании.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Низкорасположенное крыло более безопасно при аварийных посадках даже при полных топливных баках. В 2009 году А320 компании US Airways приводнился на реку Гудзон сразу после взлета. Все пассажиры и экипаж спаслись

Давайте чуть подробнее поговорим о безопасности. Центральная часть самолета — место, где крылья соединяются с фюзеляжем, — называется центроплан. Это самая прочная и самая тяжелая его часть. В ней же расположены и топливные баки. Если самолету придется совершать аварийную посадку, то, очевидно, лучше сидеть на самой прочной и тяжелой части, а не под ней, не правда ли? А если при этом самолет сядет на воду, то полупустые, или почти пустые топливные баки станут своего рода понтонами, которые будут поддерживать его на плаву.

Среди региональных и ближнемагистральных хватает высокопланов, у которых крылья находятся сверху. Есть совсем немного среднепланов, крылья которых соединяются с фюзеляжем в середине, и даже биплан — Ан-2, но это уже авиационная экзотика, хотя и весьма симпатичная.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Ан-158 проще садиться на плохо подготовленные полосы

Схема «высокоплана» тоже имеет свои преимущества. Самолетам с пропеллерами удобней располагать их выше от земли, а реактивные высокопланы, такие как украинский Ан-158, могут приземляться на аэродромах с не очень хорошо подготовленной полосой, где есть опасность того, что пыль или мелкие камни могут попасть в двигатели.

Наконец, высокопланы чрезвычайно удобны для посадки и высадки — фюзеляж находится близко к земле, можно сойти на нее даже без трапа (особенно актуально как раз для плохо оборудованных аэродромов). Конструкторы транспортных самолетов от этой схемы в полном восторге — загружать такой самолет намного проще.

Почему у самолетов два реактивных двигателя, а не один, три или четыре?

Расцвет гражданской авиации пришелся на послевоенные годы, и некоторое время турбореактивные (без пропеллера) и турбовинтовые (с пропеллером) двигатели соперничали друг с другом.

Первые позволяли самолетам летать быстро, вторые — экономить топливо. Сегодня средне- и дальнемагистральные самолеты летают на турбовентиляторных реактивных двигателях, которые становятся все более экономичными, надежными и, что немаловажно, более тихими.

Тяжеловозы А380, А340 и B747 все еще используют по четыре двигателя (Россия планирует добавить к ним модернизированный Ил-96), до сих пор летают трехдвигательные DC-10 и Ту-154, но в мировой авиации давно наметилась тенденция делать пассажирские самолеты, даже большие и тяжелые, с двумя моторами.

Автор фото, Marina Lystseva/TASS

Подпись к фото,

Новейший российский лайнер МС-21 построен по схеме, ставшей классической

«Расход топлива, аэродинамическое сопротивление и вес силовой установки самолета с двумя мощными двигателями значительно меньше, чем у такого же самолета с тремя или четырьмя двигателями поменьше», — объяснили в Boeing.

Два — идеальное число двигателей авиалайнера. Оставлять один небезопасно — двигатели иногда отказывают в полете, а современный авиалайнер должен быть способен продолжить полет на одном.

Впрочем, есть еще «Мрия», у которой под крыльями целых шесть моторов. Но это особый самолет. И невероятно красивый — полюбуйтесь на него.

Почему двигатели находятся под крыльями?

За всю историю гражданской авиации конструкторы перепробовали великое множество вариантов того, как прикрепить к самолету двигатель. Их размещали в корне крыла, в хвостовой части фюзеляжа, под крыльями, встречались и более экзотические схемы — на американском широкофюзеляжном DC-10 два мотора находились под крыльями, а третий — в хвосте, а у германского Fokker 614 — над крыльями на двух стойках-пилонах.

Теперь на абсолютном большинстве новых лайнеров двигатели подвешены на пилонах под крыльями. Это может показаться странным, ведь два тяжелых авиационных мотора должны создавать большую нагрузку на крылья, которым и без того приходится поддерживать весь самолет. Не лучше ли, например, оставить их в задней части фюзеляжа, как это делали поколения авиаконструкторов?

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Новый Boeing 737MAX — обратите внимание, что к двигателям можно просто подойти по земле, совершенно необязательно при этом бегать за стремянкой. При этом стойки шасси настолько короткие, что гондолы двигателей пришлось в нижней части немного подрезать

«Преимущество двигателей под крылом — это в первую очередь короткий путь к топливному баку, находящемуся, опять же, в крыле. Это означает более простую и более легкую систему подачи топлива. Проще регулировать центр тяжести самолета в полете, так как масса двигателей находится практически в центре», — объяснил Би-би-си германский эксперт в области авиации Александр Вайц.

Для того чтобы обеспечить центровку лайнеров, двигатели которых расположены в хвосте, действительно надо приложить определенные усилия — у таких самолетов центр тяжести смещен назад.

В корпорации Airbus Русской службе Би-би-си объяснили, что еще одним достоинством схемы современных самолетов является то, что двигатели под крыльями работают эффективнее, поскольку находятся в «невозмущенном потоке» — вне завихрений воздуха, которые образуются в полете возле фюзеляжа.

Еще одна причина, на которую указали в Airbus, — уменьшение нагрузки на крыло. Во время полета самолет «опирается» на воздух целиком, и крыльями, и фюзеляжем, и хвостовым оперением. И чем равномернее будет распределена нагрузка по всей площади, тем лучше для всех узлов и сочленений. При этом если тяжелые двигатели будут на фюзеляже, сила притяжения будет стараться как бы «сложить» самолет подобно книге. Сделать это, конечно, не получится, но и лишняя нагрузка планеру ни к чему.

Схема расположения двигателей в хвостовой части самолета, от которой сейчас отказываются производители больших авиалайнеров, долгое время была очень популярной. Вспомним советские Ту-154, Ту-134, Як-40, Як-42, Ил-62, американский Boeing 727 и многие другие. Она имеет определенные преимущества, поскольку позволяет сделать крыло более тонким, аэродинамически более совершенным.

Кроме того, если в полете откажет один двигатель, и самолет сможет продолжать полет на втором, то в случае, если тот будет расположен под крылом, самолет неизбежно будет немного разворачивать (попробуйте толкать детскую коляску одной рукой, взявшись за ручку с краю). Это немного дискомфортно для пилота, но не так уж опасно. Когда двигатели находятся в хвостовой части, экипаж не будет испытывать даже и этого дискомфорта.

Однако когда речь заходит о комфорте во время технического обслуживания, разница между двигателями под крылом и в хвосте становится колоссальной. Инженер по техническому обслуживанию самолетов Алексей Ребик рассказал Би-би-си об обслуживании самолета на примере самой простой операции — установки на двигатель заглушки (алюминиевый щит или кусок ткани, которым закрывают воздухозаборник). Эту операцию выполняют каждый раз, когда самолет отправляется на более-менее длительную стоянку.

Автор фото, Yuri Belozerov/TASS

Подпись к фото,

1982 год, техники зимой пытаются добраться до двигателей Ту-134

Автор фото, Anatoly Sedelnikov/TASS

Подпись к фото,

1994 год. Более современный «Туполев» — Ту-204. Техникам явно намного проще с ним работать

«Если двигатель расположен высоко, значит, вы должны взять стремянку, потаскать ее вокруг всего самолета, подтащить к каждому двигателю, заглушить… А там несколько точек крепления, и с одной стремянки, бывает, не достать до всех точек — на магистральных самолетах воздухозаборник обычно диаметром не меньше двух метров. С одной стремянки вы не можете достать до всех точек, и каждый раз вам надо спуститься, переставить стремянку, прикрепить заглушку в следующей точке и повторить это еще раз», — рассказал он.

При этом в случае с Ту-154 или Boeing 727, у которых имеется третий двигатель внутри хвостовой части фюзеляжа, как рассказал инженер, для простейшего технического обслуживания надо вообще вызывать специальный автомобиль со стрелой и люлькой. На самолетах с низкорасположенными двигателями такая процедура, по его словам, делается минимум на полчаса быстрее.

А ведь установка заглушки — простая операция, при более сложном обслуживании проблемы с доступом становятся еще более острыми, а их решение — еще более длительным.

Если вы считаете, что пассажира это не очень касается, то напрасно — техническое обслуживание самолета авиакомпания обычно оплачивает по времени работы техника. И в конечном счете тот факт, что самолеты теперь стало проще и быстрее обслуживать, отразился на стоимости билетов — полеты стали более доступными.

Есть еще одна причина, по которой двигатели вешают не просто под крылом, но и поотдаль от фюзеляжа. В корпорации Airbus Би-би-си объяснили, что это делается для того, чтобы в салоне не было слышно шума от них.

Почему у самолета именно такой хвост?

Прежде чем окончательно прийти к той форме, которую обычно имеют современные самолеты (однокилевое хвостовое оперение с двумя горизонтальными плоскостями в основании), авиаконструкторы перепробовали великое множество вариантов. Самым экзотическим был, наверное, Constellation — лайнер, который выпускала с 1943 по 1958 год американская компания Lockheed. Его разрабатывали во время Второй мировой, и самолету нужен был невысокий хвост, чтобы вписываться в ворота ангаров — вместо одного большого в результате сделали три маленьких.

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

Lockheed Constellation можно наградить призом за самый пышный хвост

За всю историю авиации хвостовое оперение приобретало самые причудливые формы — одно- и двухвостое оперение, Н-образное, V-образное, Т-образное и многие другие. Если бы конструкторы не нашли в результате оптимальную схему, они бы, наверное, перепробовали весь алфавит.

В настоящее время классическими можно считать два типа: оперение с одним вертикальным стабилизатором (рулем направления) и двумя горизонтальными (рулями высоты), которые расположены у его основания, а также Т-образное, как на Ту-134 или Boeing 727. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки, но в результате на большинстве авиалайнеров применяется первый вариант.

Автор фото, Carl Ford / Airteamimages

Подпись к фото,

Boeing 727-225 авиакомпании Дональда Трампа Trump Shuttle (действовала с 1989 по 1992 годы). Обслуживать такое Т-образное хвостовое оперение намного сложнее, чем у самолета, стабилизаторы которого находятся на фюзеляже

Проблема тут в том, что обе схемы обладают своими достоинствами и недостатками. К недостаткам схемы, ставшей традиционной на современных лайнерах, можно отнести то, что стабилизаторы «попадают в возмущенный поток, сходящий с расположенного впереди крыла», рассказали специалисты Boeing. Другими словами, воздушные завихрения за крыльями образуются ровно в том месте, где находятся рули высоты.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Новый китайский авиалайнер С919 — никаких сюрпризов в компоновке, традиционная схема с низкорасположенными стабилизаторами

Однако у Т-образной схемы недостатков больше. Как объяснили в Airbus, нижнее расположение рулей высоты продиктовано вопросами безопасности: «При сваливании стабилизаторы на вершине находятся в «тени» воздушного потока крыла, такой самолет тяжелее вывести в стабильное управляемое положение».

В Boeing тоже обращают внимание на эту проблему: «Основным недостатком этой схемы с позиций безопасности полета является возможность попадания стабилизатора и расположенных на нем рулей высоты в зону скосов потока с крыла в случае полета самолета на очень больших углах атаки».

Поясним, речь идет о положении самолета, при котором его нос сильно задран, а сам он продолжает лететь вперед — в такой ситуации крылья как бы раздвигают воздух, оставляя за собой сильно разреженный его слой. В этой «тени» и оказываются горизонтальные стабилизаторы на вершине хвоста (и двигатели, если они расположены сзади), при помощи которых можно выровнять самолет — из-за отсутствия плотного воздуха сделать это почти невозможно. В такую опасную ситуацию лайнеры попадают нечасто, но этот недостаток серьезно усугубляет весь набор проблем Т-образной схемы хвоста.

В Airbus указали еще на одну проблему такого хвостового оперения — большой вес. Горизонтальные рули и сами по себе весят немало, но сверху нужно еще разместить различные механизмы, да и сам хвост укрепить, увеличив тем самым его массу.

Наконец, судя по рассказу инженера по техобслуживанию самолетов Алексея Ребика, эта схема — настоящее наказание для техников. Он объяснил это на примере обслуживания стабилизаторов на Ту-154.

«Высота горизонтального оперения на Ту-154 — 11-12 метров. Здесь не обойдешься стремянкой. Надо вызывать машину и ждать, пока она приедет. Когда приезжает машина, у нее выдвигаются аутригеры — гидравлические подъемники, опоры, которые она ставит на землю. Это занимает время. Чтобы переместиться от одной половины стабилизатора к другой, ей нужно опустить стрелу, потом поднять аутригеры, затем вы управляете этой машиной, подъездом-отъездом, потом снова она выдвигает опоры, вы залезаете в корзину, едете наверх, выполняете работы. По сравнению с тем, как вы одну стремянку под Boeing 737 подкатили, это плюс полчаса получается», — рассказал инженер.

Что же нового в современных самолетах?

Мы точно знаем, как будет выглядеть новый авиалайнер, который представят на ближайшем авиасалоне. И человеку, далекому от авиации, будет сложно отличить новинку одного производителя от другого. Но если авиаконструкторы уже нащупали оптимальную форму самолета, как происходит эволюция самолетов, по какому пути они развиваются?

В корпорации Airbus Би-би-си сказали, что основные направления развития пассажирской авиации — экономичность, летно-технические характеристики, комфорт, удобство эксплуатации, надежность (которая не связана с безопасностью — это отдельная и большая тема, скорее связанная с обслуживанием, чем с проектированием).

Автор фото, Deniz Altindas

Подпись к фото,

Прогресс в авиации идет по малозаметному со стороны пути — использование новых материалов, новых систем управления самолетом

«Наверное, бесконечными можно назвать модификации в салоне самолета, ведущие, с одной стороны, к увеличению числа перевозимых пассажиров, с другой — к улучшению комфорта салона. Кроме того, идет активная работа по улучшению показателей экономической эффективности самолетов: это более современные двигатели, новые законцовки крыла, шарклеты, это новая геометрия крыла, как на А350, ну и, конечно же, это новые материалы. Прежде всего это композитные материалы, они более лёгкие и более надежные», — рассказал авиационный эксперт Александр Вайц.

В Boeing указали на «широкое применение новых композитных материалов, новых прочных и легких сплавов», а также прочих систем, главная задача которых — снизить вес самолета и продлить его жизненный цикл.

Кроме того, в американской компании рассказали, что в новых авиалайнерах будет «существенно более высокий уровень автоматизации полета, практически от взлета до заруливания на стоянку после посадки, автоматическая «защита» от попадания самолета в какие-либо критические ситуации в результате ошибок экипажа или/и отказов двигателя или систем».

Однако, по словам представителей корпорации, «продолжаются исследования других аэродинамических схем самолета, например: схема «летающее крыло», расположение двигателей над фюзеляжем и другие для снижения расходов топлива, уровня шума на местности и вредных выбросов».

Ах, да, и на картинке в начале текста слева — Boeing 737-700, а справа — Airbus 320.

Водородный двигатель для автомобиля, как избавиться от нефтяной зависимости

Запасы нефти подходят к концу, что вынуждает человечество искать альтернативные источники энергии, способные заменить «черное золото». Одним из решений является применение водородного двигателя, отличающегося меньшей токсичностью и большим КПД. Главное то, что запас сырья для производства горючего почти неограничен.

Когда появился водородный двигатель? В чем особенности его устройства, и каков принцип действия? Где применяется такая технология? Реально ли сделать такой мотор своими руками? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Когда появился водородный двигатель, основные компании, ведущие его разработку

Интерес к применению водорода появился еще в 70-х годах в период острого дефицита топлива. Первым современным разработчиком, который представил двигатель для автомобиля работающий на водороде, стал концерн Toyota. Именно он в 1997 году выставил на всеобщее обозрение внедорожник FCHV, который так и не пошел в серийное производство.

Несмотря на первую неудачу, многие компании продолжают исследования и даже производство таких автомобилей. Наибольших успехов добились концерны Тойота, Хендай и Хонда. Разработки ведут и другие компании — Фольксваген, Дженерал Моторз, БМВ, Ниссан, Форд.

В 2016 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom (ранее GEC-Alsthom) . Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение в конце 2017 года по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).

В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.

Интерес к покупке Coranda iLint уже проявила Норвегия, Дания и другие страны.

Особенности водорода как топлива для двигателя

В ДВС бензин смешивается с воздухом, после чего подается в цилиндры и сгорает, в результате чего происходит перемещение поршней и движение транспортного средства.

Применение водорода в виде топлива имеет ряд нюансов:

• После сжигания топливной смеси на выходе образуется только пар.
• Реакция воспламенения происходит быстрее, чем в случае с дизельным топливом или бензином.
• Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
• Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
• Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
• Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
• Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы мотора путем дозирования консистенции.

С учетом перечисленных нюансов применять H₂ в чистом виде для двигателя внутреннего сгорания нельзя. Требуется внесение конструктивных изменений в ДВС и установка дополнительного оборудования.

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

• Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
• Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
• Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Как отмечалось выше, конструкция мотора, работающего на H₂, почти не отличается от ДВС за исключением некоторых аспектов.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения. Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Принцип работы

Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:

1. Моторы внутреннего сгорания;
2. Двигатели на водородных элементах.

Водородные моторы внутреннего сгорания

В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.

В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).

В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.

После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.

Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от H₂O для последующей реакции с O₂.

Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.

Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.

Двигатели на водородных элементах

Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).

В анодную секцию подается H₂, а в катодную камеру — O₂. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).

Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.

Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.

Где использовались водородные топливные элементы?

Особенность топливных элементов водородного типа —способность производить энергию для электрического мотора. Как результат, система заменяет ДВС или становится источником бортового питания на транспортном средстве.

Впервые топливные элементы были использованы в 1959 году компанией из США.

Если говорить в целом, топливные элементы применяются:

• НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ. В отличие от КПД стандартного двигателя, они показывают лучшие результаты. На испытании первого автобуса топливные элементы показали КПД в 57%. Сегодня такие устройства тестируются многими производителями автомобилей — Хонда, Форд, Ниссан, Фольксваген и другими.
• НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ. На современном этапе больше 60% транспорта на ж/д — тепловозы. Сегодня водородные поезда разрабатываются во многих странах — Японии, Дании, США и Германии.
• НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ. Водородные топливные элементы наиболее востребованы на подводных лодках. Активные работы в этом направлении ведутся в Германии и Испании, а в роли заказчиков выступают другие страны, среди которых Италия, Греция, Израиль.
• В АВИАЦИИ. Первые самолеты на водородном двигателе появились еще в 80-х годах прошлого века. На современном этапе новый вид топлива применяется для создания беспилотных летательных аппаратов (в том числе вертолетов).

Также водородные топливные элементы нашли применение на вилочных погрузчиках, велосипедах, скутерах, мотоциклах, тракторах, автомобилях для гольфа и другой технике.

Преимущества и недостатки

Чтобы понять особенности и перспективы водородного двигателя в автомобиле, стоит знать его плюсы и минусы. Рассмотрим их подробнее.

Плюсы:

• ЭКОЛОГИЧНОСТЬ. Внедрение водородного двигателя — возможность забыть о проблеме загрязнения окружающей среды. При глобальном переходе на этот вид топлива удастся снизить парниковый эффект и, возможно, спасти планету. Экологичность новых разработок подтверждена компанией Тойота. Работники концерна доказали, что выхлоп из машины безопасен для здоровья. Более того, выходящую воду можно пить, ведь она дистиллирована и очищена от примесей.
• ОПЫТ РАЗРАБОТОК. Известно, что водородный двигатель создан давно, поэтому с его применением на автомобилях проблем быть не должно. Если углубится в историю, первое подобие мотора на водороде в начале XIX века удалось создать Франсуа Исаак де Ривазу — конструктору из Франции. Кроме того, в период блокады Ленинграда на новый вид топлива было переведено почти 500 машин.
• ДОСТУПНОСТЬ. Не менее важный фактор в пользу H₂ — отсутствие дефицита. При желании этот вид топлива можно получать даже из сточных вод.
• ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В РАЗНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ. Существует мнение, что водород используется только в ДВС. Это не так. Новая технология задействована при создании топливного элемента, с помощью которого удается получить электрический ток и запитать электромотор транспортного средства. Преимущества заключаются в безопасности и отсутствии ископаемых элементов, что исключает загрязнение окружающей среды. На современном этапе такая схема считается наиболее безопасной и пользуется наибольшим спросом у разработчиков.

Также к плюсам стоит отнести:

• Минимальный уровень шума;
• Улучшение мощности, приемистости и других параметров двигателя;
• Большой запас хода;
• Низкий расход горючего;
• Простота обслуживания;
• Высокий потенциал применения в виде альтернативного топлива.

Недостатки водородного двигателя:

• СЛОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ H₂ ИЗ ВОДЫ. Как отмечалось, данный газ считается наиболее распространенным элементом на планете, но в чистом виде его почти нет. Этот газ имеет минимальный вес, поэтому он поднимается и удерживается в верхних слоях атмосферы. Атомы H₂ быстро связываются с другими элементами, в результате чего образуется вода, метан и другие вещества. Вот почему для применения водорода его необходимо извлечь, а для этого требуются большие объемы энергии. На текущий момент такое производство нерентабельно, что тормозит процесс внедрения водородных двигателей. По приблизительным расчетам цена литра, сжиженного H₂ равна от 2 до 8 евро. Итоговые расходы во многом зависят от способа добычи топлива.
• ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ЗАПРАВОК. Не меньшая проблема — дефицит АЗС, готовых заправлять машины водородным топливом. Проблема заключается в высокой стоимости оборудования для таких автозаправочных станций (если сравнивать с обычной АЗС). Сегодня разработано множество проектов станций для заправок водородом — от крупных до небольших заправок, но из-за дороговизны и отсутствия массового применения водородных двигателей на автомобилях процесс внедрения идеи может растянуться на десятилетия.
• НЕОБХОДИМА ДОРОГОСТОЯЩАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ДВС. Как отмечалось, водородное топливо теоретически может использоваться для заправки ДВС. Но для применения H₂ в качестве основного топлива требуются конструктивные изменения. Если ничего не менять, мощность мотора падает на 20-35%, а ресурс силового узла значительно снижается. Но и это не главный недостаток. Опасность в том, что такой механизм проработает недолго и быстро выйдет из строя. Сгорая, водородная смесь выделяет большее тепло, что приводит к перегреву поршневой и клапанной системы, а мотор работает в режиме повышенных нагрузок. Кроме того, высокие температуры негативно влияют на материалы, из которых сделан силовой узел, и смазывающие вещества. В результате рабочие элементы двигателя быстро износятся. Это значит, что без модернизации ДВС применение H₂ невозможно.
• ДОРОГОВИЗНА МАТЕРИАЛОВ. Главным «камнем преткновения» в вопросе развития водородных технологий является высокая стоимость материалов. В качестве катализатора используется платина, цена которой для рядового автовладельца очень высока. Проще потратить деньги и подарить дорогое кольцо жене, чем отдавать их для установки новой детали. Надежда остается на ученых, которые ищут альтернативы для дорогостоящего катализатора. Проводятся тестирования элементов, способных заменить драгоценный металл.

Кроме уже рассмотренных выше, стоит выделить еще ряд недостатков:

• Опасность пожара или взрыва.
• Риски для планеты, ведь увеличение объема водорода может привести к непоправимым последствиям для озонового слоя.
• Увеличение веса машины из-за применения мощных АКБ и преобразователей.
• Наличие проблем с хранением водородного топлива — под высоким давлением или в сжиженном виде. Исследователи еще не пришли к единому выводу, какой из вариантов лучше.

Опасность водородного топлива

В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.

В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения H₂ достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.

Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним. Кроме того, чрезмерное количество H₂ приводит к появлению удушья.

Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.

Кроме того, сжиженный H₂ имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.

Из рассмотренного выше напрашивается вывод, то водородный двигатель опасен, и использовать его крайне рискованно.

На самом деле, газообразный водород имеет небольшой вес и в случае утечки он рассеивается в воздухе. Это значит, что риск его воспламенения минимален.

В случае с удушьем такая ситуация возможна, но только при нахождении в замкнутом помещении. В ином случае утечка водородного топлива опасности для жизни не несет. В оправдание стоит отметить, что выхлопные газы ДВС (а именно угарный газ) также несут смертельный риск.

Современные автомобили с водородными двигателями

Возможность применения двигателей на водородном топливе заинтересовала многих производителей. В результате в автомобильной индустрии появляется все больше машин, работающих на данном газе.

К наиболее востребованным моделям стоит отнести:

• Компания Тойота выпустила автомобиль Fuel Cell Sedan. Для устранения проблем с дефицитом пространства в салоне и багажном отсеке емкости с водородным топливом размещены на полу транспортного средства. Fuel Cell Sedan предназначен для перевозки людей, а его стоимость составляет 67.5 тысяч долларов.
• Концерн БМВ представил свой вариант автомобиля Hydrogen Новая модель протестирована известными деятелями культуры, бизнесменами, политиками и другими популярными личностями. Испытания показали, что переход на новое топливо не влияет на комфортабельность, безопасность и динамику транспортного средства. При необходимости виды горючего можно переключать с одного на другой. Скорость Hydrogen7 — до 229 км/час.
• Honda Clarity — автомобиль от концерна Хонда, который поражает запасом хода. Он составляет 589 км, чем не может похвастаться ни одно транспортное средство с низким уровнем выбросов. На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
• «Монстр» от Дженерал Моторс показан в октябре 2016 года. Особенность автомобиля заключается в невероятной надежности, что подтверждено проведенными исследованиями армией США. Во время испытаний транспортное средство прошло больше 3 миллионов километров.
• Концерн Тойота выпустил на рынок водородную модель Mirai. Продажи начались еще в 2014 году на территории Японии, а в США — с октября 2015 года. Время на заправку Mirai составляет пять минут, а запас хода на одной заправке 502 км. ФОТО 21 22 Недавно представители концерна заявили, что планируют внедрять данную технологию не только в легковой транспорт, но и в вилочные погрузчики и даже грузовики. 18 колесный грузовик уже тестируется в Лос-Анжелесе.
• Производитель Лексус планирует свой вариант автомобиля с водородным двигателем в 2020 году, поэтому о транспортном средстве известно мало подробностей.
• Компания Ауди представила концепт H-tron Quattro в Детройте. По заверению производителя машина может проехать на одном баке около 600 км, а набрать скорость до 100 км/час удается за 7,1 секунду. Машина имеет «виртуальную» кабину, заменяющую стандартную приборную панель.
• БМВ в сотрудничестве с Тойотой планирует выпуск своего водородного транспортного средства к 2020 году. Производитель заверяет, что запас хода новой модели составляет больше 480 км, а дозаправка будет занимать до 5 минут.
• В 2013 году в компании Форд заявили, что активное производство водородных двигателей начнется уже к концу 2017 года при сотрудничестве с Ниссан и Мерседес-Бенц. Но реализовать задуманное на практике пока не удается — работники концерна находятся на этапе разработки.
• Мерседес-Бенц на Франкфуртском автосалоне представил внедорожник GLC, который появится на рынке в конце 2019 года. Авто комплектуется аккумулятором на 9,3 кВт*ч, а запас хода составляет 436 км. Максимальная скорость ограничивается электроникой на уровне 159 км/час.
• Nikola Motor представила грузовой автомобиль с водородным двигателем, имеющий запас хода от 1287 до 1931 км. Стоимость нового автомобиля составит 5-7 тысяч долларов за аренду в месяц. Выпуск планируется начать с 2020 года.
• Производитель Хендай создал новую линейку Tucson. На сегодняшний день произведено и реализовано 140 машин. Бренд Hyundai Genesis представил свой автомобиль с водородным двигателем GV Впервые транспортное средство было представлено в Нью-Йорке, но его производство пока не планируется.
• Великобритания тоже не отстает в плане новых технологий. В стране уже можно арендовать водородный автомобиль Riversimple Rasa на три или шесть месяцев. Машина весит чуть больше 500 кг и способна проехать на одной заправке около 500 км.
• Дизайнерский дом Pininfarina создал машину на водородном топливе h3 Speed. Особенность авто заключается в способности ускорятся до сотни всего за 3,4 секунды, а максимальная скорость — 300 км/час. Время на заправку составляет всего три минуты. Стоимость новой модели достигает 2,5 млн. долларов.

Трудности в эксплуатации водородных ДВС

Главным препятствием для внедрения новой технологии является чрезмерные расходы на получение водородного топлива, а также на приобретение комплектующих материалов.

Возникают проблемы и с хранением H₂. Так, для удерживания газа в требуемом состоянии требуется температура на уровне -253 градусов Цельсия.

Простейший способ получения водорода — электролиз воды. Если производство H₂ требуется в промышленных масштабах, не обойтись без высоких энергетических затрат.

Чтобы повысить рентабельность производства, требуется применение возможностей ядерной энергетики. Чтобы избежать рисков, ученые пытаются найти альтернативы такому варианту.

Перемещение и хранение требует применения дорогих материалов и механизмов высокого качества.

Нельзя забывать и о других сложностях, с которыми приходится сталкиваться в процессе эксплуатации:

• Взрывоопасность. При утечке газа в закрытом помещении и наличии небольшой энергии для протекания реакции возможен взрыв. Если воздух чрезмерно нагрет, это только усугубляет ситуацию. Высокая проникаемость H₂ приводит к тому, что газ попадает в выхлопной коллектор. Вот почему применение роторного мотора считается более предпочтительным.
• При хранении водорода применяются емкости, имеющей большой объем, а также системы, исключающие улетучивание газа. Кроме того, используются устройства, исключающие механическое повреждение емкостей. Если для грузовых машин, водного или пассажирского транспорта эта особенность не имеет большого значения, легковая машина теряет ценные кубометры.
• При больших нагрузках и высокой температуре H₂ провоцирует разрушение элементов ЦПГ (цилиндропоршневой группы) и смазки в двигателе. Использование специальных сплавов и смазочных материалов приводит к повышению стоимости производства водородных двигателей.

Будущее водородных двигателей

Применение H₂ открывает большие перспективы и не только в автомобильной сфере. Водородные двигатели активно применяются на ж/д транспорте, на самолетах и вертолетах. Также они устанавливаются на вспомогательной технике.

Интерес к разработке таких моторов проявляют многие концерны, о которых уже упоминалось выше — Тойота, БМВ, Фольксваген, Дженерал Моторс и другие.

Уже сегодня на дорогах встречаются реальные автомобили, которые работают на водороде. Многие из них рассмотрены выше — БМВ 750i Hydrogen, Хонда FSX, Тойота Mirai и другие.

К работе подключились почти все крупные концерны, которые пытаются найти свою нишу на рынке.

Главным недостатком остается высокая цена H₂, нехватка АЗС, а также дефицит квалифицированных работников, способных обслуживать такую технику. Если имеющиеся проблемы удастся решить, машины с водородными двигателями обязательно появятся на наших дорогах.

Конкурирующие технологии

Внимание к моторам на водороде развеивается по той причине, что у технологии имеются конкуренты.

Вот только некоторые из них:

• ГИБРИДНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА — автомобили, способные работать от нескольких источников энергии. Многие концерны объединяют обычный двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор. Еще один вариант гибридной машины — совмещение ДВС, а также силового узла, использующего в качестве топлива сжатый воздух.
• ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АВТОМОБИЛИ (ЭЛЕКТРОМОБИЛИ) — транспортные средства, которые приводятся в движение с помощью одного или группы электрических моторов, питающихся от АКБ или топливных элементов. В таких машинах ДВС не применяется. Электромобили не стоит путать с авто, имеющими электрическую подачу, а также с электрическим общественным транспортом (троллейбусами и трамваями).
• АВТОМОБИЛИ НА ЖИДКОМ АЗОТЕ. Источником энергии, как уже понятно по названию, является жидкий азот (находится в специальных емкостях). Мотор работает следующим образом. Топливо нагревается в специальном механизме, после чего испаряется и преобразуется в газ высокого давления. Далее оно направляется в мотор, где действует на ротор или поршень, передавая таким способом имеющуюся энергию. Машины на жидком азоте были представлены публике, но на современном этапе они не получили широкого применения. Один из таких автомобилей «сыграл» в фильме «Жидкий воздух» в 1902 году. Разработчики уверяют, что такое транспортное средство способно проехать больше 100 км на одном баке.
• АВТОМОБИЛЬ НА СЖАТОМ ВОЗДУХЕ. Особенность транспортного средства заключается в применении пневмодвигателя, благодаря которому и перемещается транспортное средство. Специальный привод называется пневматическим. Вместо топливовоздушной смеси источником энергии является сжатый воздух. Как отмечалось выше, такая технология входит в состав гибридных машин.

Можно ли сделать своими руками?

Технология работы двигателя на газ известна давно, и многие концерны достигли успехов в вопросе внедрения водородных двигателей. Над совершенствованием классического ДВС задумались и народные умельцы.

Суть заключается в подаче в камеру сгорания специального газа. Такое устройство носит название системы Брауна. При этом бензин также подается в двигатель, но смешивается с газом, что обеспечивает лучшее горение.

В результате появляется водяной пар, очищающий клапана и поршни двигателя от нагара, улучшающий характеристики мотора и повышающий его ресурс.

Чтобы своими руками разложить воду на газ, требуется катализатор, дистиллят, электроды и электричество.

Конструкция собирается из подручных материалов. Допускается применение одной банки, но лучше использовать шесть.

После вырезаются пластинки и объединяются по принципу крест-накрест. Далее они обматываются проволокой и крепятся на крышке. Важно, чтобы электроды не замыкались между собой.

На последнем этапе банки заполняются электролитом и катализатором. Такая схема может работать на любом автомобиле.

Если же говорить о полноценном водородном двигателе, то в гаражных условиях сделать его конечно же не получится из-за сложности технологии.

вечная мечта человечества. Как сделать вечный двигатель своими руками? Вечный двигатель на воде своими руками

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;

– природные магниты;

– электромагнетизм;

– пар или сжатый воздух.

1. Колесо Бхаскары

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.

1. 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 (F i L i = F j L j).

1. Цепочка шаров на треугольной призме

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.

1. «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.

1. 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.

1. 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.

1. Магнит и желоба

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.

1. «Вечный водопровод»

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

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

14.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.

15.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.

16.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.

1. 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 (C).

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.

В свое время радиевые часы были настоящим перпетуум-мобиле, так как природа ядерной энергии не была известна, и было непонятно, откуда берется энергия. С развитием науки стало ясно, что закон сохранения энергии все равно торжествует, и ядерная энергия также подчиняется этому закону, как все другие формы энергии.

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.

Использованы материалы

Вечный двигатель – что это такое? Каков принцип его работы? Может ли существовать источник энергии, который будет работать без использования энергоносителя?

Для того чтобы сделать вечный двигатель своими руками, необходимо знать, что это такое. Люди всегда задумывались над созданием прибора, который бы работал без применения энергоносителя, вырабатывал энергию в больших количествах. Одно из основных требований – показатели КПД 100%.

На сегодняшний день существует два варианта вечного двигателя: физические – работающие по принципам механики, и естественные – использующие небесную механику.

Требования, предъявляемые к вечным двигателям

Так как само устройство предназначено для постоянной работы без использования определённого вида энергоносителя, то к нему существуют конкретные требования:

• обеспечение постоянной работы двигателя;
• длительная эксплуатация устройства за счёт идеальных деталей;
• прочные и долговечные детали.

На сегодняшний день ещё нет такого прибора, который бы был испытан или сертифицирован. Многие учёные работают над этим вопросом и не отрицают возможности его создания в будущем, при этом, акцентируют внимание на том, что принцип работы будет основываться на энергии совокупного гравитационного поля. Это энергия вакуума или эфира . По мнению учёных, вечный двигатель должен непрерывно работать, вырабатывать энергию, вызывать движения без любых внешних воздействий.

Возможные варианты вечного двигателя

Гравитационный вечный двигатель

Принцип действия такого двигателя основывается на гравитационной силе Вселенной . Так как вся наша Вселенная заполнена скоплением звёзд, то для полного покоя и равномерного движения, все находится в силовом равновесии. Если взять и вырвать один из участков звёздного пространства, то Вселенная начнёт активно двигаться, чтобы уровнять равновесие и среднюю плотность. Если использовать подобный принцип в гравитационном двигателе, то можно получить вечный источник энергии. Сегодня построить такой двигатель пока не удалось никому.

Магнитно-гравитационный двигатель

Сделать этот аппарат своими руками возможно, достаточно использовать постоянный магнит. Его принцип базируется на переменном перемещении вокруг основного магнита вспомогательных или других грузов. Из-за взаимодействия магнитов с силовыми полями, приближения грузов к оси вращения мотора одного из полюсов, и отталкивания к другому полюсу. Именно из-за постоянного смещения центра массы, чередования сил гравитации и взаимодействия постоянных магнитов, будет обеспечена вечная работа двигателя.

Если собранный магнитный двигатель правильно работает, то его достаточно только подтолкнуть, и он сам начнёт раскручиваться до максимальной скорости. Для того чтобы собрать магнитный вечный двигатель своими руками, необходимо иметь материально-техническую базу, без неё собрать подобное устройство невозможно. Поэтому, если вы новичок в этом вопросе, то стоит рассмотреть более лёгкие и простые варианты вечных двигателей. Чтобы сделать такой двигатель своими руками, необходимо иметь магниты, а также грузы определённых параметров и размеров.

Современные мастера-любители разработали простой вариант вечного двигателя. Для этого нужно иметь такие материалы:

• пластиковая бутылка;
• куски дерева;
• тонкие трубки.

Пластиковую бутылку разрезают горизонтально и вставляют перегородку из дерева. Все оборудование внутри должно находиться вертикально сверху вниз. Затем, монтируется тонкая трубка, которая будет проходить снизу вверх бутылки, проходя через перегородку. Чтобы избежать прохода внутри воздуха, все пустоты между пластиковой бутылкой и деревом нужно заполнить.

В нижней части необходимо вырезать небольшое отверстие и предусмотреть способ его закрытия. В это отверстие наливается жидкость (бензин или фреон) до уровня среза трубки, при этом она не должна доходить до деревянной перегородки. Когда низ бутылки будет плотно закрыт, через верхнюю часть заливается немного той же жидкости и плотно закупоривается. Вся изготовленная конструкция ставится в тёплое место до того момента, пока сверху их трубки не начнёт капать.

Такой двигатель будет работать по такому принципу: из-за того, что прослойка воздуха окружена со всех сторон жидкостью, тепло из неё будет воздействовать на жидкость. Она будет испаряться, и направляться к воздушной прослойке. Силы гравитации будут способствовать превращению испарений в конденсат и возвращаться обратно в жидкость. Под двумя трубками устанавливается колесо, которое будет вращаться под воздействием капель конденсата. Обеспечивать энергию для постоянного движения будет гравитационное поле Земли.

Это вариант доступен каждому. Для его работы понадобится насос и две ёмкости: одна большая, другая меньшая. Насос не должен использовать никаких энергоносителей. Устройство изготавливается так:

• берётся колба с нижним обратным клапаном и Г – образная тонкая трубка;
• эту трубку вставляют в колбу, через герметическую пробку;
• насос будет перекачивать воду из одной ёмкости в другую.

Вся работа двигателя будет обеспечиваться за счёт атмосферного давления.

Механический вечный двигатель

Самым идеальным вариантом вечного агрегата является механический. Его главная задача – обеспечить постоянную, бесперебойную работу и помощь человеку в грандиозных масштабах.

Над механическими типами изделий трудились много мастеров, предлагали свои проекты, каждый из них основывался на принципе разницы удельного веса ртути и воды .

Гидравлический вечный двигатель

Идею о вечном двигателе человеку подали машины прошлого века: насосы, водные колёса, мельницы, которые работали только на энергии воды, ветра.

Если использовать водяное колесо на открытом пространстве, то всегда есть угроза уменьшения уровня воды, что скажется отрицательно на работе всей системы. Это натолкнуло исследователей на мысль поместить водяное колесо в замкнутый цикл. Для того чтобы соорудить водяной вечный аппарат своими руками, необходимо иметь такие материалы: колесо, водяной насос, резервуар.

Приспособление работает следующим образом: груз плавно опускается, а ушат поднимается вверх, вместе с ним поднимается и насосный клапан, вода поступает в сосуд . Тогда вода попадает в резервуар, в нём открывается заслонка, и вода снова выливается в ушат через установленный кран. Благодаря прикреплённой верёвке, ушат может подниматься и опускаться под тяжестью воды. Колесо, которое находится внутри, совершает только колебательные движения.

Для того чтобы соорудить вечный прибор своими руками, сегодня представлено большое количество инструкций, видео материалов. Однако только осознанное понимание сути этого прибора и его возможностей, может рассмотреть удобный и простой вариант, и попробовать собрать его самостоятельно. Этот прибор сможет облегчить участие человека во многих жизненных ситуациях, сделать энергетически независимым от внешних носителей.

Казалось бы, топливо из воды и больше ничего — что может быть проще и в то же время гениальнее? Внешняя энергия нужна только для начала рабочего цикла двигателя: некая сила воздействует на молекулы воды так, что они распадаются на два атома водорода и один атом кислорода каждая. Потом водород, как нас учили, с лающим звуком сгорает в кислороде. Как итог — образуется вода. Часть энергии идет на то, чтобы толкать поршни двигателя, а часть — на новую реакцию. Получилась бы идеальная машина: окружающую среду не загрязняет, да и воды ей требуется не так и много.

Однако физики по отношению к таким изобретениям настроены весьма скептически: сама идея вечного двигателя противоречит второму началу термодинамики. Напомним: «Невозможен самопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого к телу более нагретому». В применении к нашему гипотетическому топливу из H 2 O можно его переформулировать так: на расщепление воды уйдет больше энергии, чем получится в результате сгорания водорода.

Тем не менее, изобретатели уверены, что где-то здесь закралась ошибка. И есть способ расщепить воду с наименьшими затратами энергии.

1. Самая конспирологическая модель

Некоторые утверждают, что американский изобретатель Стэн Майер (на фото) изобрел свой водный двигатель еще в конце прошлого века. И даже успел получить на него патент. Но негодяи из топливных корпораций (или из Мирового правительства — кому как больше нравится) погубили механика-самоучку, чтобы его изобретение никогда не вышло в массы. В марте 1998 года изобретатель поужинал в ресторане, дошел до парковки и умер в своей машине. Ему было всего 48 лет. Предположительная причина смерти — отравление, а по официальной версии — аневризма сосудов головного мозга.

Итак, двигатель мистера Майера был устроен следующим образом. Главное в устройстве — некий «водный топливный элемент». Именно в нем вода с помощью электролиза распадается на водород и кислород, образуя так называемый гремучий газ, HOH (гидроксид водорода).

Именно эту штуку Майер установил в двигатель багги, заменив также свечи зажигания на специальные инжекторы, впрыскивающие гремучий газ в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Машинку изобретатель собрал еще в 1990 году и продемонстрировал ее корреспонденту телеканала штата Огайо. По его словам, всего 83 литров воды было бы достаточно для того, чтобы совершить путешествие из Нью-Йорка в Лос-Анджелес. А это, ни много, ни мало, почти пять тысяч километров.

История изобретения довольно печальна. Стэн продал патент на багги двум инвесторам за 25 тысяч долларов. А в 1996 году, после того, как багги исследовали именитые эксперты из Лондонского университета Куин Мэри и Королевской инженерной академии наук Великобритании, суд признал его виновным в подлоге и обязал его вернуть деньги инвесторам.

2. Воздух и вода

В 2008 году мир потрясла очередная новость о двигателе, работающем лишь на воздухе и воде. На этот раз добрая весть прилетела из Японии: корпорация Genepax заявила, что для работы их двигателя требуется только вода и воздух. Как и в версии Стэна Майера, двигатель внутреннего сгорания от Genepax работает на водороде, который выделяется из воды. А вся соль устройства — в особой конструкции электродов, которые, собственно, и расщепляют воду на водород и кислород. Это изобретение японцы назвали MEA — Membrane Electrode Assembly (мембранное электродное устройство).

Работает оно так: гидрид металла взаимодействует с водой, а в результате получается водород. Правда, с помощью нового устройства эта реакция длится дольше — пока работает двигатель. А значит, нет нужды в особом баке для перевозки крайне взрывоопасного водорода. Как утверждают представители компании Genepax, для реакции нужны катализаторы — например, платина.

В последнее время о водном двигателе ничего не слышно — то ли революционности в открытии никакого нет, то ли ресурсодобывающие компании не дают уникальному автомобилю стать массовым.

3. Пакистан избавляет себя — и весь мир заодно — от топливного кризиса

Именно с таким посылом правительство мусульманского государства, обделенного ресурсами, решило вложиться в работу одного инженера, который заявил о создании уникального водного двигателя. Агха Вакар Ахмад создал специальное устройство, которое методом электролиза расщепляет воду на водород и кислород и может быть установлено на любой двигатель внутреннего сгорания. Что, кстати, и было продемонстрировано пакистанским ученым и экспертам из министерства энергетики.

Изобретение пакистанского механика не снимет ваш автомобиль с углеводородной иглы полностью. Тем не менее, после подключения его к стандартным цилиндрам бензинового или дизельного двигателя у автомобиля резко снижается расход топлива. И само топливо сгорает практически полностью — а значит, уменьшается выброс вредных веществ в атмосферу.

Разработки водно-бензинового двигателя сейчас пока продолжаются. В обстановке полной секретности, разумеется.

Вечный двигатель и инерциоид, продолжение поиска
В начале 90-х годов на выставке технического творчества молодежи висел плакат с надписью «Гравитационный двигатель», я остановился, разглядывая рисунок. Подошел организатор выставки, поговорили с ним о вечном двигателе, после чего он попросил меня убедить автора снять плакат. «А не то будешь разрабатывать документацию» пошутил он и пошел за автором. Было понятно, ссылкой на закон сохранения энергии не отделаться, шла информация о строительстве метафизических лабораторий, крякушек для разгона облаков и других новациях. Карандаша не было, пришлось доказывать «на пальцах», автор понял и снял плакат.
А я подумал, интересная вещь получается: окружающий нас мир находится в вечном движении, а мы не допускаем мысли о моделировании вечного движения. Наверное, поэтому не теряют актуальности слова Гёте: «Теория мой друг суха, но вечно зелено древо жизни».
Расчет устройств, показанных на рисунках 1 и 2 статьи «О существовании инерциоида, вечного двигателя и асимметрии», выполнен через 0,1 шага установки грузиков. При расчете через 0,05 шага полученные показатели снижаются примерно в два раза. То есть, показав способ расчета простых схем, я предложил осуществить поиск более эффективных вариантов. Например: ленту на больших шкивах провести по хорде, что даст снижение количества грузиков.
Расчет ротора рисунок 3 выполнен с достаточной точностью, чтобы принять решение. Для изготовления ротора потребуется около 3000 пузырьковых колб высокой чувствительности. И если расчетным путем удастся увеличить выделение момента силы в десять раз, без колб не обойтись. О чувствительности природы можно судить по следующему факту: В раковинах установленных противоположно в нескольких метрах от экватора, воронки при сливе воды вращаются в разные стороны.
О возможности использования ротора для получения энергии: При вращении ротора, в точках 0 и 180 градусов вертикальная скорость отсутствует. В точках 90 и 270 градусов вертикальная скорость равна линейной скорости, то есть по вертикали будет иметься ускорение, которое наложится на ускорение силы тяжести в результате чего будет изменяться давление пузырька на колбу, кроме того при вращении будет возникать центробежная сила и пузырек будет смещаться. Все это не позволит ротору набирать обороты, и он будет очень медленно вращаться, точнее самонеуравновешиваться или обладать асимметрией.
Поэтому рассчитывать на практическое применение ротора как «вечного двигателя» не приходится, а признание существования самонеуравновешенности — вопрос любознательности и времени. Чего нельзя сказать об инерциоиде которому пока не найдено альтернативы.
Для признания существования инерциоида необходимо экспериментирование. Схемы устройств, описанные в заметке «О выделении центробежной силы для получения тяги» указанной статьи имеют расчетную тягу до 3-х процентов от суммарной центробежной силы на полуокружности, но сложны в изготовлении. Не менее сложными могут оказаться и конструкции более эффективных устройств, что ставит под вопрос изготовление устройства кустарным способом, а разработка документации, изготовление экспериментальных образцов и лабораторного оборудования любителям не под силу.
Инженер на пенсии Пронота В.П.

Автомобиль на воде? — Экологические автомобили Экологические автомобили

Представить, что автомобиль для своего движения будет использовать только воду, очень сложно. Даже если такая установка когда-нибудь будет изобретена, появится резонный вопрос: а нужна ли она человечеству? Вода — это важнейший ресурс, без которого жизнь на земле невозможна. И если все автомобили вдруг пересядут на воду, кто знает, к чему это приведет. Другой вопрос, может ли вода вообще использоваться в качестве топлива?

Газ Брауна

Еще в середине 20 века немецкие и американские инженеры использовали в двигателе внутреннего сгорания впрыск воды, если быть точным — водно-метаноловой смеси. Благодаря воде автомобиль получал дополнительный импульс, сравнимый с эффектом турбонаддува. В чем секрет? Дело в том, что из-за неполного сгорания топлива ДВС имеет довольно низкий КПД. Только 40% тепла используется на работу механических узлов автомобиля, когда как остальная часть тепловой энергии попросту рассеивается с выхлопными газами.

Вода, а точнее водяной газ (газ Брауна), который получается в результате расщепления воды в процессе электролиза, улучшает процесс сгорания топлива в двигателе. Интенсивное горение топлива само по себе повышает экономичность автомобиля, улучшает его мощностные характеристики и уменьшает вредные выбросы в атмосферу (за счет более полного сгорания оксидов СО и углеводородов СН, выхлоп получается чище).

На сегодняшний момент существует несколько запатентованных систем, с помощью которых можно самостоятельно использовать преимущества газа Брауна на своем автомобиле. По желанию можно собрать такую систему и своими руками, в интернете множество достаточно простых схем «автомобиля на воде», которые позволяют сэкономить 10-30% бензина. Естественно, такое чудо-изобретение вызывает много вопросов. Вот ответы на основные:

• Почему о технологии автомобиля на воде не трубят по ТВ? На самом деле подобные системы телевидением освещаются, но надо признать, не очень настойчиво.
• Как быть в России в зимнее время года? Вода используется с добавлением катализатора, который не дает ей замерзнуть при температуре -15 градусов. Для более холодных регионов к электролизеру присоединяется электронный блок, благодаря которому система может работать даже при температуре — 40 градусов.
• Сколько воды потребуется для повседневной езды? Один литр воды расширяется в 1866 литров газа Брауна, этого хватит на 30-40 часов постоянный езды.
• Как насчет коррозии двигателя? В двигатель подается не вода, а уже подготовленный водяной газ, в цилиндрах же вода находиться в виде пара с температурой 1200 градусов, поэтому она не конденсируется, а уходит с выхлопом.

Водород

Вода в автомобиле может использоваться и по другому принципу. Всем известно, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Расщепив молекулу на отдельные атомы, мы получим водород – самодостаточное топливо для автомобиля. Однако такой процесс имеет ряд существенных недостатков. Например, энергия, затрачиваемая на проведение такой реакции, сопоставима количеству выделяемого для работы двигателя тепла, что, по сути, делает такие установки неэффективными. Кроме того, хранение водорода вызывает большие затруднения.

Но что если водород получать из обычной воды путем заранее установленной на автомобиле системы? Не нужно никаких топливных элементов, аккумуляторов и специальных заправочных станций. Вода с электролитом, вступая в реакцию со специальным сплавом металла, начинает активно выделять водород, который в свою очередь поступает в коллекторную трубу и затем в карбюратор ДВС. Подобная технология была представлена еще в 2002 году канадскими инженерами.

Будущее автомобиля на воде

После изучения материалов о системах автомобилей на воде возникают множество очевидных вопросов, которые пока остаются без ответа. Возможно, эти технологии несовершенны и требуют каких-либо доработок, почему мы и не можем наблюдать их в деле. Сторонники теории заговора, конечно же, считают, что развитию таких систем препятствовали, и еще долгое время будут препятствовать крупные компании, заинтересованные в медленном и управляемом развитии альтернативных источников энергии.

Другой вопрос, на который мы обратили внимание в самом начале статьи, еще больше заставляет нас задуматься. Что будет с водой, если мы будем использовать ее в качестве топлива? Кажется, что ее много. И, например, активно тающие ледники как раз позволят использовать запасы воды без видимого нарушения баланса на планете. Но очевидно, что все эти вопросы гораздо тоньше, чем кажутся на первый взгляд, и требуют детального изучения.

Так или иначе, автомобиль на воде имеет место быть. И мы обязательно будем освящать все самые интересные события этого направления.

Сверхлегкая ракета — двигатель на батарейках

07.07.2020

В обход идти, понятно, не очень-то легко,
довольно неприятно и очень далеко
Айболит 66 

Продолжение, начало — статьи 1, 2, 3, 4, 5, 6

В первой, второй и третьей публикациях цикла было рассказано о потенциальном рынке сверхлегких ракет-носителей (СЛРН). В четвертой и пятой статьях были рассмотрены некоторые нетрадиционные решения, которые пытались применять в проектах СЛРН. В шестой статье рассмотрены широкодиапазонные двигатели. В настоящей статье изучается вопрос замены турбонасосного агрегата (ТНА) на электрический привод насосов (ЭН) с питанием от аккумуляторных батарей (АКБ). Статья скучноватая, картинок мало, но полезная, ссылок много.

Зачем ракете батарейки

Единственный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с ЭН, слетавший в космос, это Резерфорд (Rutherford) ракеты RocketLab Electron (рис.1-а). Он оснащен раздельным приводом насосов горючего и окислителя, что позволяет гибко дросселировать его мощность. Но такая схема не является обязательной, привод может быть и общим (рис.1-б). Обзор ЖРД Rutherford приведен в статьях [1],[2]. Каждый ЖРД снабжен двумя гидроцилиндрами (синие на рис.1-а), которые позволяют качать его по двум осям, обеспечивая таким образом управление ракетой. Питание ЭН осуществляется от АКБ. Следует отметить, что АКБ давно и широко применяются на ракетах-носителях (РН) и космических аппаратах [3], но для питания электрических приводов насосов ЖРД они использованы на СЛРН Electron впервые.

Рисунок 1 - ЖРД Rutherford с индивидуальным электрическим приводом насоса окислителя и горючего (а) и альтернативная схема с насосами на одном валу и приводом от общего электрического двигателя

Основной причиной, почему в ракете Electron применены ЭН, является недоступность на рынке коммерческих ТНА. Лидер в области разработки и производства ТНА фирма Barber&Nichols [4] фактически является единственной, кто поставляет ТНА отдельно от ЖРД. Однако она не выпускает ТНА для ЖРД малой тяги. Насосы же и высокооборотные электрические двигатели являются серийной коммерческой продукцией, доступной на рынке, АКБ используются особые, но они тоже серийные.

Пожалуй, единственным подходящим по размерности для СЛРН является ТНА водородного воздушно-реактивного двигателя НК-88, устанавливавшегося в конце 80-х годов на экспериментальный самолёт Ту-155. Данный ТНА при частоте вращения 50 тыс. об/мин может использоваться на водородном НК-88, а при 20 тыс. об/мин – на метановом НК-89. Ценой немалых переделок этот ТНА можно приспособить для метанового ЖРД тягой 1,5 — 2,2 тс [5],[6].

АКБ — революция закончилась

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами.

Литий-ионные батареи – лучший выбор при времени работы до 5 мин. Литий является металлом с предельными характеристиками: самой низкой массой, самым низким электродным потенциалом (–3,05 В) и самой высокой токовой нагрузкой (3,83 А·ч/г). Литий-ионные аккумуляторы появились на рынке в начале 90-х годов, история их создания изложена в статье [7], а разновидности и перспективны развития – в статье [8]. Возможность применения литий-ионных АКБ для питания ЭН ЖРД рассмотрена в работе [9]. Показано, что необходимо учитывать одновременно два параметра: удельную емкость E/m и удельную мощность P/m (m-масса элемента). Кроме того, важен ток разрядки, т.е. то, как быстро батарея может отдать накопленную энергию (C-rate), т.к. вращение электродвигателя зависит от силы тока. Емкость по току измеряется в С=ампер·час. В настоящее время на литий-ионных серийных АКБ одновременно достигнуты E/m =220 Вт·ч/кг и P/m=2 кВт/кг, полная картина сочетания этих параметров представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Характеристики современных АКБ различных типов

В отдельных тестах достигнуты удельная энергоемкость литий-ионных элементов порядка 1,5 кВт·ч/кг и рекордный ток 20 кА/кг массы электродов [10]. Их гибриды с литий-оксидными Li-Ο₂ (которые сами по себе недостаточно мощные, но теоретически могут обладать рекордной емкостью до 5 кВт·ч/кг [11]) лидируют среди перспективных аналогов по обоим параметрам [12], но внедрены они могут быть не ранее, чем в течение 10 лет. Это связано с тем, что подача кислорода воздуха в ячейку, содержащую легко воспламеняющийся литий, требует сложных технологических решений, кроме того, имеются проблемы с электродами с высокой плотностью тока. С применением новых материалов анода, например, кремния, можно ожидать дальнейшего прогресса, однако этому препятствуют трудности: разрушение и разуплотнение элементов кремниевого слоя, а также рост литиевых дендритов через электролит.

На режимах высоких нагрузок литиевые батареи начинают перегреваться. Например, на токе 15С (характерный ток разрядки АКБ в ЖРД с ЭН) литий-ионные элементы выходят из строя за 600 с [13]. Также, в условиях стратосферы при нагреве может закипеть растворитель электролита, т.к. ячейки не защищены от падения давления и начинают разбухать. Безопасной считается эксплуатация АКБ при температуре элементов ниже 100°С, иначе могут инициироваться экзотермические реакции [14]. Максимум отдачи энергии наблюдается при температуре 35-41ºС. В сухих сборках без принудительного охлаждения теплоотвод осуществляется медленнее в несколько раз, поэтому высокомощные сборки элементов требуется защищать от перегрева даже для длительности пуска 150-200 с. Ожидается, что контроль температуры батарей хладагентом поможет на 20% повысить их энергоотдачу.

Литий-серные батареи имеют отличные показатели удельной энергии (до 1,6 кВт·ч/кг для малых токов разряда), поэтому их можно рассматривать при длительности работы от 10 мин. Напомним, у СЛРН Electron время работы первой ступени – 2,5 мин, второй ступени – 6,5 мин, т.е. применение литий-серных АКБ потребует изменения траектории выведения на более пологую, что попутно уменьшит гравитационные потери. В литий-серных батареях используются различные степени окисления серы в составе полисульфид-иона, что, вероятно, позволяет достигать множества стабильных промежуточных состояний серного электрода. Максимальный задокументированный ток разряда в лабораторных условиях – 3С для удельной энергии порядка 1 кВт·ч/кг [15].

Другие авторы полагают, что у потенциально реализуемых изделий ток разряда не превысит 0,2С [16]. В работе [17] для литий-серных АКБ приняты следующие параметры: 1,2 кВт/кг и 350 Вт·ч/кг, приведено их сравнение с литий-ионными и литий-ионными с полимерным электролитом АКБ (литий-полимерных). Сделан вывод, что для применения на СЛРН литий-серные АКБ хуже литий-полимерных.

Для литий-серных лабораторных тестовых микросборок, использующих структурированные наноуглеродные электроды, значение удельной мощности может достигать 10 кВт/кг, как у коммерческих суперконденсаторов, но это, как всегда с нанотехнологиями, дело отдаленного будущего.

Другие типы АКБ – серебряно-цинковые, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, литий-титанатные по отдельным характеристикам могут превосходить литий-полимерные элементы, но по интегральным показателям уступают им (см. рис.2).

Прекрасными разрядными характеристиками обладают АКБ на базе титаната лития: они быстро заряжаются и дают мощную отдачу по току, что делает привлекательным их применение в общественном транспорте. Но они очень тяжелые, и это закрывает им путь в космос.

К литий-ионным близки и отчасти их превосходят серебряно-цинковые элементы с емкостью до 0,22 кВт·ч/кг и током разряда до 50C (т.е. удельной мощностью до 10 кВт/кг) [18].

Ближайшими к ним серийно выпускаемыми бюджетными элементами являются никель-кадмиевые и никель-металлогидридные с мощностью разряда до 1 кВт/кг и удельной энергией в пределах до 0,11 кВт·ч/кг [19].

Гибрид суперконденсатора и элемента питания – «supercapattery» с использованием наноматериалов является перспективным направлением исследований. Сами по себе суперконденсаторы обладают максимально возможной мощностью разряда, превосходящей все известные элементы питания, но их удельная энергоемкость не превышает 10 Вт·ч/кг [20], что является крайне низким показателем (см. рисунок 3).

Рисунок 3 - Соотношение удельной емкости и удельной мощности у источников энергии различных типов, серым показаны области преимущественного использования

Таким образом, их применение целесообразно при времени разряда в несколько секунд, например, при страгивании с места автомобиля в городской среде или других транспортных средств с тяжелым грузом – тепловозов, электровозов, тягачей и т.п. На СЛРН суперконденсаторы могут быть использованы для раскрутки ЭН при запуске ЖРД.

Представляется также целесообразным объединить АКБ и суперконденсаторы в одну сборку. Удельная энергия таких систем в лабораторных условиях уже достигает 200 Вт·ч/кг, а удельная мощность 3 кВт/кг [21]. При использовании ионных жидкостей в качестве электролита уже сейчас достигнута емкость на уровне 90 Вт·ч/кг при комнатной температуре и 136 Вт·ч/кг при 80ºС [22] с перспективой увеличения до 230 Вт·ч/кг при использовании в качестве электролита LiClO₄. Удельная мощность теоретически может достигать 10-20 кВт/кг, что выше, чем у турбокомпрессора.

Для СЛРН гибриды суперконденсаторов с АКБ – supercapattery сегодня уже лучше литий-ионных АКБ, но эта технология находится в самом начале пути своего развития. Кроме того, supercapattery тяготеют к периодичности функционирования заряд/разряд.

Можно сделать заключение, что в обозримом будущем на традиционной ракете могут быть применены только литий-ионные АКБ, причем, наиболее вероятно, с полимерным электролитом. Не следует ожидать улучшения их характеристик более, чем на 25%. Другие типы батарей и топливных элементов не имеют перспектив на классических ракетах-носителях.

При этом необходимо учитывать, что масса элементов – это еще не вся масса АКБ. Так, на гибридных автомобилях масса элементов составляет 0,55 массы АКБ. В перспективе, с учетом возможностей новых материалов и «высоких» аэрокосмических технологий, прогнозируется увеличение этого показателя до 0,7-0,8.

Перспективным направлением исследования являются гибриды supercapattery.

Альтернативные источники питания — а если попробовать в обход?

Как будет показано в следующей статье цикла, даже при самых оптимистичных характеристиках АКБ, ракета с ЭН существенно уступает ракете с ТНА по весовому совершенству. Не существует ли иных обходных путей, которые позволили бы получать электричество на борту в количестве и с параметрами тока, достаточными для привода ЭН?

Топливные элементы (ТЭ) фосфатных, карбонатных, щелочных классов и твердооксидные (ТОТЭ) обладают существенно большей эквивалентной удельной энергоемкостью по сравнение с лучшими АКБ. Как сообщает портал GasWorld [23], дрон на топливных элементах компании MetaVista с баком жидкого водорода и двигателем FCPM производства Intelligent Energy провел в небе 10 часов 50 минут. Удельная энергоемкость системы составила 1865 Вт·ч/кг. Для сравнения: энергоемкость систем на основе Li-Ion аккумуляторов редко превышает 200 Вт·ч/кг.

ТЭ не могут быть мгновенно введены в действие из-за необходимости разогрева до температур порядка 200-1000ºС, что не является для СЛРН серьезным недостатком. Время подготовки ракеты к старту, в любом случае, составляет несколько часов. Большинство ТЭ требуют подачи чистого водорода, что затрудняет их применение в ЖРД, работающих на углеводородном горючем.

К сожалению, достигнутая удельная мощность серийных ТЭ составляет около 1 кВт/кг, максимум — 1,25 кВт/кг, т.е. существенно ниже, чем у лучших литий-полимерных АКБ. Именно невысокая удельная мощность ограничивает применение ТЭ на борту СЛРН.

Интересными свойствами и способностью работать не только на водороде, но и на углеводородном горючем, высоким КПД преобразования химической энергии в электрическую обладают ТОТЭ и родственные им протон-керамические ТЭ [24], но они еще тяжелее обычных.

Таким образом, как и в случае литий-серных батарей, применение ТЭ может быть обоснованным при времени работы больше 10 минут, что потребует запуска СЛРН по пологой траектории.

Интересной идеей является прокачка водорода через протонообменную мембрану под давлением [25], предложенная компанией HyPoint, что позволяет прокачивать через ТЭ в три раза больше водорода, чем в традиционной конструкции – соответственно,  увеличивается в три раза его удельная выходная мощность (см. рис.4).

 

Рисунок 4 - Топливный элемент с воздушным охлаждением и принудительной прокачкой водорода под давлением фирмы HyPoint

Глава компании Алекс Иваненко заявляет, что достигнута удельная мощность 2 кВт/кг. Смущает только то, что компания, перебравшаяся из Сколково в Кремниевую долину, «прославилась» тем, что совместно с небезызвестной сколковской фирмой Бартини под камеры прессы в первом же публичном показе отправила своё чудо техники мордой в сугроб [26]. Очевидная безграмотность конструкции беспилотника Бартини, негативная реакция прессы и насмешки в социальных сетях вызвали специальный пресс-релиз Ассоциации «Аэронет», смысл которого был в том, что профессионалы к этим самодельщинам никакого отношения не имеют.

Сама же идея прокачки водорода под давлением на СЛРН может быть вполне продуктивной, тем более что на борту есть, чем охлаждать ТЭ.

Безгенераторные ТНА в ряде случаев могут быть альтернативой ЭН на АКБ. В безгенераторных водородных ЖРД рекордная энергия теплоотведения водорода, получаемая при охлаждении камеры сгорания и сопла, достаточна для привода турбины ТНА даже на ЖРД малой тяги. Низкие давления и температура перед турбиной позволяют выполнить её конструкцию надежной и легкой.

Так, в КБХА были разработаны безгенераторные ТНА для привода отдельно насоса водорода и отдельно насоса кислорода в ЖРД РД-0146 (см. рисунок 5), а также для первого в мире безгенераторного кислородно-водородного ЖРД Пратт-Уитни Рокетдайн RL10 (США, 1963 г), у которого насосы находятся на одном валу и связаны через редуктор (рисунок 6) [27]. Применение нового ТНА позволяет расширить диапазон использования двигателя RL10 по тяге – от 5 до 15,6 т вместо 6,7– 11,0 т.

Применение на таких ЖРД ЭН, АКБ и ТЭ лишено всякого смысла. Однако с уменьшением размерности турбины КПД её стремительно падает, площадь, с которой собирается энергия за счет охлаждения камеры сгорания, тоже уменьшается, а технические сложности нарастают.

1 – ТНА водорода, 2 – ТНА кислорода, 3 – БТНА водорода, 4 – БТНА кислорода, 5 – камера

Рисунок 5 — Схема системы питаний водородного ЖРД РД-0146 (КБХА) безгенераторного типа (а) и ротор ТНА подачи водорода (б)

Рисунок 6 — Схема системы питаний водородного ЖРД RL-10 (а), ротор водородного насоса (б) и разрез блочного ТНА (в)

Получение водорода для ТЭ прямо на борту. На ЖРД с углеводородным горючим для питания ТЭ необходимо использовать дополнительный источник водорода. Для применения в краткосрочных пусках от 5 минут может рассматриваться пара «цинк-перекись водорода» [28]. Экспериментальная сборка достигает плотностей мощности 1,2 Вт/см² (как в коммерческих топливных элементах), топливом служит цинковый порошок, окисляемый на аноде. Однако такая конструкция ТЭ уступает известным ТНА, работающим за счет реакции разложения перекиси водорода в газогенераторе. Кроме того, позиция Роскосмоса – применение на борту СЛРН перекиси водорода в любых видах нежелательно. Существуют различные твердые порошки, содержащие водород, например, аминоборан и борогидрид лития, которые отдают при нагревании до 300ºС от 13% до 15% по массе водорода. Но они не конкурентоспособны с АКБ по энергоемкости.

Более перспективны жидкие вещества, которые можно использовать для охлаждения камеры сгорания и сопла ЖРД, например – метанол, который при нагревании до 300-350ºС разлагается на синтез-газ (СО+H₂). Метанол имеет сравнительно слабые характеристики теплоотбора и как топливо неинтересен.

Аммиак весьма перспективен. Рассматриваются кислородно-керосиново-аммиачные ЖРД [29], в которых доля аммиака может достигать 35% без потери удельного импульса по сравнению с парой керосин-кислород (см. рис.7). При этом температура горения снижается почти на 600 — 1000ºС из-за невысокой теплотворной способности аммиака (меньше, чем у керосина на 30-33%), что упрощает охлаждение камеры сгорания.

Рисунок 7 — Зависимость идеального удельного импульса в пустоте (I_у,п) от массового соотношения кислородно-керосиновых компонентов топливной смеси (K_m) и доли аммиака (в процентах от суммарного расхода топлива)

Такие характеристики являются следствием высокого значения газовой постоянной у продуктов сгорания смеси керосин-аммиак-кислород, которая на 10% больше, чем у керосина с кислородом. А удельный импульс I_у.и. ∽ (RT)^½, где R — газовая постоянная, T — температура. При использовании в паре с жидким кислородом пустотный удельный импульс аммиака составляет порядка 2900 м/с, т.е. чуть меньше, чем у керосина, но в смеси с керосином удельный импульс не ниже.

По интенсивности теплоотбора (при паровой конверсии до 6 МДж/кг) аммиак уступает только водороду, хотя и сильно. Но все остальные углеводородные топлива он превосходит в четыре и более раза (паровая конверсия керосина — 1121 кДж/кг, что соответствует теплосъему 0,7 МВт/м²). По теплопроводности аммиак превосходит керосин в 40 и более раз.

Как хладагент аммиак превосходит и жидкий метан. В последнее время стали появляться публикации, что содержащейся в тугоплавких сплавах никель способствует пиролизу метана уже при температуре около 700ºС [30], что сопровождается образованием сажи. В упомянутой работе предлагается защищать охлаждаемую поверхность инертным материалом, например, графитом, что достаточно сложно для регенеративного охлаждения с внутренними каналами сложной формы.

Таким образом, аммиак – отличный хладагент: разлагаясь, он дает водород. При температуре 500-600ºС аммиак разлагается на водород и азот в пропорции 1:3. Высокая газовая постоянная и сравнительно низкая температура парогазовой смеси позволяют сделать турбину ТНА простой и эффективной. Аммиак можно использовать и внутри камеры сгорания и сопла для организации завесного охлаждения, при этом он также в 5-6 раз эффективнее керосина. Расчеты показывают, что при умеренных значениях давления в камере сгорания (80-100 атм) и применении турбины ТНА с перепадом давления π_т>2, возможно организовать безгенераторную схему с использованием в качестве рабочего тела парогазовый смеси уже на первой ступени, тем более, на высотных и широкодиапазонных соплах.

Аммиак относится к 4 группе опасности, т.е. мало опасен, его утечки благодаря резкому запаху легко обнаруживаются, в этом отношении он гораздо безопаснее водорода. Он летуч, и его разливы вызывают меньшие экологические последствия, чем разливы керосина. Продукты сгорания содержат окислы азота, но в связи с отсутствием в нем углерода, подбор режимов, при которых выбросы NO_x минимальные, не представляет проблемы. Следовательно, аммиак можно считать сравнительно безопасной для экологии и персонала добавкой к топливу.

Ацетам — аммиачно-ацетиленовый раствор. Ацетам имеет удельный импульс до 4200 м/с в пустоте и до 4000 м/с на уровне моря. Зависимость удельного импульса от концентрации аммиака в готовой топливной смеси с кислородом и от соотношения окислителя и горючего (K_m) приведены на рисунке 8 [31], где видно, что ацетам существенно превосходит керосин, а при доле аммиака в топливной смеси 15% требует такого же количества кислорода.

Рисунок 8 - Зависимость идеальных значений удельного пустотного импульса для продуктов сгорания в кислороде ацетилено-аммиачного горючего различного процентного состава от Km при степени расширения сопла r = 10,3, (pк = 166 кгс/см² , Km  массовое отношение кислорода к ацетилену/керосину в топливной смеси), процентное содержание аммиака в топливе

Ацетам — высокоэнергетическое топливо, уступающее только водороду. Оно может храниться при температуре минус 40ºС и давлении около 3 атм, что хорошо соответствует условиям наддува баков СЛРН по условиям прочности, когда стартовая тяговооруженность составляет порядка 2. Именно такая тяговооруженность является оптимальной для ракеты с корпусом из углепластика. Можно использовать аммиак для охлаждения, а затем смешивать его с ацетамом. Переход от окислительного газа к нейтральному парогазу снимает целый ряд острых технических проблем и повышает безопасность эксплуатации ЖРД, в том числе при многоразовом использовании. Вдобавок к химической нейтральности, лучше у аммиачной смеси также и работоспособность – газовая постоянная около 60 Дж/кг·град, тогда как для окислительного турбогаза она не превышает 30 Дж/кг·град. Следовательно, смешиваемый с ацетамов парогаз также может использоваться для получения электроэнергии на борту в ТЭ или в качестве рабочего тела для безгенераторного ТНА.

К сожалению, ацетам плохо изучен. Достоверно известно, что относительно безопасными могут быть смеси с парциальным давлением ацетилена в газовой смеси не более 10 атм. Растворимость ацетилена в жидком аммиаке нелинейно расчет с уменьшением температуры. Соответственно, при сжатии раствора, выделяться в газовую фазу будет больше ацетилена. Газообразный ацетилен непредсказуем, коварен и чрезвычайно взрывоопасен. Поскольку он детонирует при сжатии, а также и при нагреве до 500ºС, то совершено непонятно, как поведет его смесь с аммиаком в топливных насосах. Все эти вопросы требуют тщательного изучения и экспериментальной отработки.

С другой стороны, даже смесь ацетилена с аммиаком в пропорции 50-50% превосходит керосин по всем показателям как ракетное горючее и как хладагент. Ацетам является весьма перспективным для применения в ротационно-детонационном двигателе, который при работе на ацетаме и давлении в камере сгорания до 150 атм вообще не требует насосов.

Комбинированная схема с генератором электроэнергии для подзарядки АКБ может быть использована на классической ракете для вариантов, когда отбираемой за счет охлаждения энергии не хватает для привода ТНА. Поскольку удельная мощность электрогенератора в зависимости от частоты вращения составляет 3-5 кВт/кг, то выгоднее использовать для получения энергии генератор, а не ТЭ, в тех случаях, когда требуется высокая удельная мощность, т.е. при классическом вертикальном старте с большим ускорением. Следовательно, мощный электрический генератор, работающий через высокорейтинговые АКБ или, в идеале, через supercapattery, является оптимальным источником тока.

Вполне интересным может быть вариант с термоэмиссионным охлаждением (ТэО), кратко рассмотренным в шестой статье. Напомним, что в типичном случае, термоэмиссионное покрытие может генерировать электрическую мощность 250 кВт/м² при температурах более 1500К. Защищаемая конструкция охлаждается при этом на 500-700 гр. С нагреваемых участков собирается электроэнергия с КПД преобразования в электричество порядка 50%. Её можно использовать для подзарядки АКБ.

Заключение

В настоящей статье были рассмотрены аккумуляторные батареи различных типов. Показано, что для традиционной сверхлегкой ракеты с быстрым вертикальным стартом наилучшим вариантом на обозримую перспективу являются литий-полимерные элементы. Наиболее перспективным направлением исследований являются гибриды суперконденсаторов и аккумуляторных батарей — supercapattery.

Переход на водород исключает потребность в электронасосах, т.к. безгенераторная схема с использованием паров водорода из рубашки охлаждения ЖРД генерирует достаточно энергии для привода насосов. Применение в качестве горючего смеси керосина с аммиаком и ацетилена с аммиаком представляется хорошей альтернативой водороду. В этом случае может быть реализована безгенераторная схема, в том числе, с выработкой водорода на борту для питания топливных элементов, но более привлекательным с точки зрения удельной массы выглядит привод от турбины электрического синхронного генератора, подзаряжающего аккумуляторные батареи. Данная схема отличается наибольшей гибкостью, поскольку частоты вращения турбины и насосов могут изменяться независимо друг от друга.

Для подзарядки батарей могут использоваться элементы термоэмиссионного охлаждения, которые уступают по эффективности теплоотбора регенеративным системам, использующим керосин, но преобразуют энергию непосредственно в электричество с КПД порядка 50%.

В следующей статье будет приведен весовой анализ ракет с электрическими насосами и турбонасосными агрегатами. Будут рассмотрены варианты различных топлив в сочетании с электрическим приводом.

Благодарности

Автор благодарит за помощь в подготовке статьи и предоставленные материалы сотрудников Научно — Исследовательской Лаборатории Беспилотных авиационно-космических систем (НИЛ БАКТС) БГТУ «Военмех»: Станислава Колосенка, Алексея Колычева и Александра Никитенко.

---

^[1] https://thealphacentauri.net/25345-o-dvigatele-rutherford/

^[2] https://habr.com/ru/post/404025/

^[3] http://jurnal.vniiem.ru/text/171/14-23.pdf

^[4] https://www.barber-nichols.com

^[5] Иванов А.И., Борисов А.В. Кислородно-водородный ЖРД для разгонных блоков ракет-носителей легкого класса с использованием водородного ТНА, разработанного для авиационного ГТД. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №3(34), 2012, с.302-306.

^[6] Иванов А.И., Косицын И.П., Борисов В.А. Анализ схем жидкостного ракетного двигателя небольшой тяги с авиационным турбонасосным агрегатом на метане // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15, No 4. С. 75-80. DOI: 10.18287/2541-7533- 2016-15-4-75-80.

^[7] https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/455513/

^[8] https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/462185/

^[9] Rachov, A. Pavlov, P & Tacca, H.E. & Lentini, Diego. “Electric Feed Systems for Liquid-Propellant Rockets,” Journal of Propulsion and Power, Vol. 29, No. 5, 2013, pp. 1171-1180.
doi: 10.2514/1.B34714.

^[10] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

^[11] Grande L, Paillard E, Hassoun J, et al. The lithium/air battery: still an emerging system or a practical reality? Adv Mater. 2015;27:784–800. doi: 10.1002/adma.201403064.

^[12] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.

^[13] X T. Dong, P. Peng, F. Jiang, “Numerical modeling and analysis of the thermal behavior of NCM lithium-ion batteries subjected to very high C-rate discharge/charge operations”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 117, February 2018, pp. 261-272.

^[14] Yang Yang, Yishen Xue, et al., “A Facile Microfluidic Hydrogen Peroxide Fuel Cell with High Performance: Electrode Interface and Power-Generation Properties”, ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1, 10, 5328-5335.

^[15] Zhan Lin, Chengdu Liang “Lithium-Sulfur Batteries: from Liquid to Solid Cells”, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 936-958.

^[16] Zhu Kunlei, Wang Chao, Chi Zixiang, Ke Fei, Yang Yang, Wang Anbang, Wang Weikun, Miao Lixiao, “How Far Away Are Lithium-Sulfur Batteries From Commercialization?” , Frontiers in Energy Research, vol. 7, 2019, p.123.

^[17] Kaan Gegeoglu, Mehmet Kahraman, Arif Karabeyoglu. Assessment of Using Electric Pump on Hybrid Rockets. Conference: AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. DOI: 10.2514/6.2019-4124.

^[18] Thomas P. J. Crompton, Battery Reference Book, Elsevier, Mar 20, 2000.

^[19] Siraj Sabihuddin, Aristides E. Kiprakis and Markus Mueller, “A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies”, Energies 2015, 8, 172-216.

^[20] М.Сизов, “Устройство для выравнивания напряжений на элементах батареи суперконденсаторов”, Современная Электроника, № 1, 2013, c 40-43.

^[21] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

^[22] Yu LP., Chen GZ. High energy supercapattery with an ionic liquid solution of LiClO4. Farad Discuss. 2016;190:231–240. doi: 10.1039/C5FD00232J.

^[23] https://www.gasworld.com/hydrogen-powered-uav-sets-record-in-the-sky/2016427.article

^[24] Duan C, Kee RJ, Zhu H, Karakaya C, Chen Y, Ricote S, et al. Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells. Nature 2018;557:217–22. doi:10.1038/s41586-018-0082-6.

^[25] https://naukatehnika.com/turbo-toplivnyie-elementyi-evtol.html

^[26] https://nplus1.ru/news/2018/12/08/bartini

^[27] А. И. Дмитренко, А. В. Иванов, В. С. Рачук. Развитие конструкций турбонасосных агрегатов для водородных ЖРД безгенераторной схемы, разработанных в КБХА. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. No 4 (24) 2010 г., с.38-48.

^[28] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.

^[29] В.И. Архангельский, В.Н. Хазов. Кислородно-Керосино-Аммиачные топливные композиции в ЖРД. http://lpre.de/resources/articles/83121926.pdf.

^[30] R. Minato, K. Higashino, M. Sugioka and Y. Sasayama. Control of LNG Pyrolysis and Application to Regenerative Cooling Rocket Engine. https://www.intechopen.com/books/heat-exchangers-basics-design-applications/control-of-lng-pyrolysis….

^[31] Хазов, В.Н. Ацетилено-аммиачные растворы как высокоэффективное горючее кислородных ЖРД [Teкст] / В.Н. Хазов // Труды НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко. – 2008. – No 26. – С. 48-67.

#Аэроспейснет, #ракета, #космос

Самодельная система впрыска воды Рона Новака

Вы можете улучшить пусковые характеристики двигателя вашего автомобиля, его приемистость и экономию топлива, построив самодельную систему впрыска воды … общей стоимостью менее пяти долларов! И вы потратите эту небольшую сумму денег (черт возьми, сегодня нужно больше денег, чем нужно, чтобы купить один бак бензина!) Полностью на запчасти, потому что вся информация, которая вам понадобится, чтобы «залить» свой собственный автомобиль, прямо здесь в этой статье!

Сотрудники

MOTHER EARTH NEWS установили и протестировали одно из «вспомогательных средств двигателя» (и, клянусь джипером, оно работает!), Но мы не можем брать на себя ответственность за изобретение устройства «сделай сам».Нет, все ноу-хау для этого получасового (или менее) проекта магазина исходит от очень щедрого и умного посетителя семинаров этого журнала: г-на Рона Новака.

Рон открыто поделился своим «секретом» во время июльской Недели НОВОСТЕЙ МАТЕРИНОЙ ЗЕМЛИ со всеми, кому было интересно. (И как только стало известно о его мозговом штурме, изобретательный парень потратил столько же времени на обучение, сколько на обучение!)

На самом деле, г-н Новак дважды усовершенствовал свой универсал Honda CVCC 1978 года, прежде чем отправиться в долгий путь от своего дома в северной части штата Нью-Йорк до нашей западной земли Северной Каролины.Основная модификация путешествующего семинариста заключалась в установке самодельной системы впрыска воды, которая подает водяной туман 4: 1 H ₂ 0 / спирт в карбюратор его автомобиля, но он также добавил уменьшающую сопротивление воздуха «воздушную заслонку» под передним бампером Honda. дальнейшее улучшение расхода бензина на его машине. [ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА: MOTHER EARTH NEWS ‘ постоянно занятые исследователи надеются сообщить в будущем об этой идее секунд ( «расширитель крыла»).]

Рон получил представление о своем водяном инжекторе из рекламы в некоторых автомобильных журналах, в которых предлагалось устройство для экономии топлива за 50 долларов.Хитрый норвосточник внимательно прочитал литературу о дорогих аксессуарах и понял, что расширитель пробега представляет собой немного больше, чем бутылку (частично заполненную каким-то «чудодейственным» раствором), снабженную [1] подводным воздухозаборником, который барботирование воздуха через жидкость и [2] выпускную трубку для улавливания тумана для подачи «вспененного» пара непосредственно в карбюратор двигателя. Считалось, что влажный воздух способствует более эффективному сгоранию топлива (за счет «распыления» капель бензина и снижения температуры топлива), а также для улучшения общей производительности и срока службы силовой установки (за счет очистки двигателя от отложений углерода).

Новак подумал, что он мог бы сделать подобное устройство для экономии топлива, если бы он мог решить одну проблему: какое «приспособление» он мог бы надеть на свою подводную воздушную трубку, чтобы производить эти мириады крошечных пузырьков воздуха? Что ж, мастер перепробовал практически все устройства, которые он мог придумать (включая защемленный конец мундштука), но, несмотря на его усилия, пузырек поставил его в тупик. Из-за отсутствия одной простой детали Рон не мог заставить работать всю чертову систему!

Затем однажды, когда житель Нью-Йорка выполнял поручение в зоомагазине, он заметил небольшой аквариумный «воздушный камень», который (что еще?) Деловито разбивал поступающий кислород на крошечные пузырьки, чтобы смешать воздух с рыбами. резервуар для воды.Рон купил один из недорогих предметов, прикрепил его к подводной трубке своего самодельного инжектора, и — эврика! — он занялся бизнесом!

Вся процедура установки была простой, недорогой и законной (Рон не возился с устройствами выхлопа EPA своей машины). А «новая» Хонда Новака с впрыском воды работала лучше — и даже больше на одном баке бензина — чем когда-либо в своей жизни!

С той первой попытки Рон установил свои «пузырящиеся бутылки» на все виды транспортных средств, от мотоцикла BMW R60 / 2 до Opel GT 1973 года и Cadillac 1968 года.В каждом случае расход бензина резко увеличивался! Итак, ребята, нет никаких причин, по которым вы не можете улучшить производительность и увеличить расход топлива, построив собственный инжектор для воды, независимо от того, какой вид транспорта с бензиновым двигателем вы используете! Все, что вам нужно сделать, это отправиться в ближайший зоомагазин за «автозапчастями» и прочитать следующие инструкции.

Впрыск воды: 6% экономии газа и больше энергии всего за 3,72 доллара.

---

Первоначально опубликовано: ноябрь / декабрь 1979 г.

Можно ли распылять воду прямо в моторный отсек? —

Вы открыли капот и поняли, что последний раз вы чистили моторный отсек уже давно, а может, и годами?

Не беспокойтесь.Очень часто двигатель выходит из-под контроля.

Тем более, что большинство из нас заглядывает под капот только тогда, когда что-то не так (или для замены масла).

Пыль, сухая грязь, разлив масла, утечки и т. Д. Итак, теперь вы хотите его очистить, но немного беспокоитесь, если распыление воды на двигатель повредит какие-либо компоненты или, что еще хуже, полностью отключит ваш автомобиль.

Это веский повод для беспокойства, и, как говорится, всегда лучше перестраховаться, чем сожалеть.

Итак, в этой короткой статье я расскажу, что можно и чего нельзя делать, когда дело доходит до опрыскивания двигателя водой.

Опрыскивание безопасно, в зависимости от вашего двигателя

Как и все в жизни, не все создано одинаково. Особенно двигатели. Если вы чистите автомобиль старше 2003 года, вы можете предположить, что большинство проводов герметично закрыты водой, и вам нужно будет закрыть лишь несколько частей, таких как генератор, впуск, аккумулятор и т. Д.

Единственными частями этих двигателей были генератор

. Теперь, если у вас более сложный двигатель с нагнетателем, турбонагнетателем или вы заправили двигатель, тогда вам придется скрыть разные компоненты в зависимости от того, как вы его модифицировали. .

Тип автомобиля, о котором нужно беспокоиться больше всего (или, по крайней мере, самый осторожный), — это старинные и старые автомобили.

Я говорю об автомобилях до 1990 года выпуска. Эти автомобили могут не иметь водонепроницаемой проводки, чтобы защитить их от воды.

Для любого типа моторного отсека, особенно старых моделей автомобилей, вы хотите проверить моторный отсек на предмет повреждений или того, что может вызвать потенциальные повреждения.

Неужели существо забралось туда и укусило несколько проводов? Вы пытались что-то отремонтировать самостоятельно и что-то забыли прикрепить?

Осмотр и проверка займет у вас всего несколько минут.

Кроме этого, попадание воды в двигатель должно быть довольно безопасно. На данный момент мы сделали это на сотнях автомобилей, и у нас никогда не было проблем.

Как закрыть компоненты двигателя

Для обеспечения безопасности компонентов двигателя вам не понадобится какое-либо необычное оборудование или инструменты.

Все, что вам нужно, — это полотенце, рубашка или полиэтиленовый пакет и обернуть им определенное место. Если вы хотите закрепить его еще больше, используйте изоленту, чтобы лучше закрыть.

Если вы собираетесь использовать полотенце или рубашку (что я обычно делаю), вы не сможете сохранить их на 100% сухими. Это нормально. Тем более, чтобы минимизировать количество воды.

Бывают случаи, когда я не могу дотянуться до определенной части моторного отсека, чтобы надежно обернуть ее. Когда это происходит, я делаю две вещи.

Во-первых, даже если я натяну там полотенце, я сделаю это. Во-вторых, после того, как я действительно промою моторный отсек, я уменьшу давление воды в области, которую я не мог покрыть.

Вам просто нужно будет вернуться позже вручную и очистить его как можно лучше (или используйте бутылку с водой в качестве мини-мойки высокого давления для этой области).

Используйте здравый смысл

И самая важная часть всего этого — здравый смысл. Пожалуйста.

Например, даже если вы не самый разбирающийся в автомобильных двигателях, вам не следует подносить шланг для воды или мойку высокого давления непосредственно к двигателю на расстоянии 5 дюймов. Это просто напрашивается на неприятности.

Необходимо распылить достаточно воды, чтобы удалить грязь и сажу с двигателя.Вот и все.

Для очистки двигателя вам не нужна сверхмощная мойка высокого давления. Достаточно простого садового шланга или небольшой электрической мойки высокого давления.

Если вы используете мойку высокого давления, держите ее на достаточном расстоянии от двигателя.

Потому что, даже если он у вас накрыт и вы держите шланг на расстоянии 5 дюймов на полном ходу, вы можете держать пари, что вода попадет в компонент.

Убедитесь, что все резервуары и масляный бак закрыты.

Меньше всего вам нужно, чтобы крышка масла была снята, и вы распыляли воду прямо в двигатель. Это простые вещи, которые иногда ускользают от нас и причиняют самый большой ущерб.

Так что убедитесь, что вы полностью проверили свой двигатель, прежде чем начинать процесс очистки!

Как только вы закончите, проверьте свой двигатель

Хорошо, вы почистили двигатель! Теперь, чтобы избавиться от нервозности в вашей системе, включите двигатель и дайте ему поработать.

Это высушит остатки воды в двигателе и даст вам уверенность в том, что он все еще работает.

Как очистить двигатель

Если вас пугает мысль о чистке двигателя вашего автомобиля, вы не одиноки. Из-за механических деталей, электрических компонентов, ремней и прочего под капотом многие люди съеживаются при мысли о том, что очистить двигатель своими руками. Но процесс может быть на удивление простым, и вы можете выполнить задачу менее чем за час, выполнив несколько основных шагов.

Чем больше вы водите машину, тем больше вы будете встречать незваных гостей, таких как грязь, сажа, галька и скопления маслянистых жирных отложений. Это может привести к тому, что двигатель вашего автомобиля будет выглядеть тусклым и грязным, что в конечном итоге снизит производительность и может привести к повреждению.

С чистым двигателем вы получите более эффективное охлаждение, меньший износ тросов и шкивов и более длительный срок службы вашего автомобиля. График базового технического обслуживания 1-2 раза в год может помочь вам обнаружить любые утечки, что приведет к увеличению общего срока службы вашего автомобиля.

Перед очисткой масляного моторного отсека обязательно ознакомьтесь с законами своего округа и штата о правилах мойки общественных автомобилей, а также в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля для получения рекомендаций по очистке и обезжириванию. Если вы не хотите чистить моторный отсек дома, вы можете пойти на автомойку самообслуживания. По закону эти сооружения должны собирать и очищать воду в закрытой системе, которая фильтрует и собирает любые опасные вещества для безопасной утилизации, прежде чем возвращать чистую воду в эксплуатацию.

При чистке двигателя важно использовать неагрессивное чистящее средство, которое не повреждает и не разрушает металлические, пластиковые или резиновые детали.Вам следует избегать использования уксуса, потому что уксусная кислота делает металл подверженным ржавчине. Кроме того, никогда не следует использовать отбеливатель, поскольку гипохлорит натрия (отбеливатель) вызывает коррозию металлов, таких как сталь и алюминий, и ухудшает прорезиненные уплотнения.

Более безопасный вариант для агрессивных химикатов, универсальный очиститель Simple Green не вызывает коррозии и безопасен для очистки хрома, алюминия, нержавеющей стали и других металлов. Безопасная для двигателя формула разрушает вязкую смазку, масло, дорожную сажу и другие автомобильные жидкости, что делает ее идеальной для очистки двигателя.

Что вам понадобится:

• Простое универсальное чистящее средство зеленого цвета
• Чистящая щетка (неметаллическая)
• Мойка высокого давления со снежным пенообразователем (опция)
• Садовый шланг или другой источник воды
• Пакеты полиэтиленовые + лента
• Чистое полотенце или воздушный компрессор

Инструкции по очистке двигателя

Перед очисткой двигателя убедитесь, что он прохладный на ощупь. Не обрызгивайте его водой, чтобы ускорить процесс охлаждения, так как это потенциально может привести к повреждению из-за деформации и растрескивания.Поднимите капот и закройте чувствительные электрические компоненты, такие как генератор, распределитель и система впуска воздуха, пластиковыми пакетами и лентой. Затем отсоедините клеммы аккумулятора и, если возможно, извлеките аккумулятор. Затем удалите все листья и другой мусор из-под дворников и все скопления вокруг двигателя. Также проверьте под автомобилем на возможные утечки масла.

Ручная очистка:

1. Нанесите очиститель. Распылите Simple Green на весь моторный отсек, тщательно покрыв всю поверхность. Дайте очистителю двигателя проникнуть в эту зону в течение 3-5 минут.
2. Перемешайте. Используйте щетку с неметаллической щетиной, чтобы размешать скопившийся жир и сажу.
3. Прополоскать и очистить. Распылите струю из шланга, смахнув щеткой всю грязь и грязь с моторного отсека.
4. Снять кожухи. По окончании стирки осторожно снимите пластиковые пакеты, сложив их внутрь, чтобы не пролить их на электрические компоненты.
5. Сухой. Тщательно просушите двигатель полотенцем или сжатым воздухом.

Мойка высокого давления Инструкция:

Убедитесь, что вы используете мойку высокого давления с соответствующими PSI и наконечниками форсунок для очистки двигателя. Чтобы избежать возможных повреждений, мы рекомендуем начинать с высоты 3-5 футов от поверхности и при необходимости приближаться.

1. Убрать мусор. Удалить грязь и мусор вокруг моторного отсека.
2. Добавьте очиститель. Залейте Simple Green в бак для моющего средства под давлением.
3. Нанесите очиститель. Используйте распылитель низкого давления или пенную пушку для нанесения раствора на двигатель. Дайте очистителю проникнуть в загрязненные участки в течение 3-5 минут.
4. Полоскание. Для промывки используйте форсунку с более высоким давлением, соблюдая безопасное расстояние, чтобы вода не попала в такие чувствительные области, как карбюратор.
5. Сухой. Используйте чистое полотенце или сжатый воздух, чтобы удалить оставшуюся воду.

3 варианта самодельного обезжиривателя двигателя

Обезжиривание двигателя включает удаление отложений грязи, масла и смазки внутри моторного отсека автомобиля. Удаление этого накопления выгодно по нескольким причинам. Это не только делает двигатель вашего автомобиля совершенно новым, но и повышает производительность и эффективность, что, в свою очередь, позволяет сэкономить деньги на топливе, ремонте, замене и многом другом. Фактически, более чистый двигатель работает холоднее, что лучше для всех внутренних автомобильных систем.

Лучше всего то, что вам не нужно тратить кровно заработанные деньги на дорогие очистители двигателя, чтобы работа была сделана правильно. Вы можете сделать свой собственный растворы для обезжиривания двигателя с использованием нескольких обычных бытовых ингредиентов. Есть несколько рецептов на выбор, поэтому тот, который вы выберете, во многом будет зависеть от что у вас есть одной рукой и что вам удобно применять к своему автомобилю.

Продолжите чтение, чтобы узнать три самых рекомендуемых рецепты самодельного обезжиривателя двигателя, а также, что делать, если вы испытываете проблемы с двигателем автомобиля.

Ремонт и обслуживание двигателей 317-475-1846

Для обезжиривания двигателя вам понадобится стакана натрия. карбонатная сода для стирки, также известная как стирка Ясень . Вам также понадобится один галлон теплой воды. Просто объедините два ингредиенты, пока они полностью не смешаются, затем перенесите их в пластик распылитель. Не используйте пищевую соду (бикарбонат натрия) в качестве заменителя. потому что он не будет убирать так эффективно.

Этот рецепт может показаться странным, но керосин хорошо подходит для удалить с двигателей жир и мусор.Для этого раствора для обезжиривания двигателя вы понадобится керосин, вода и жидкое мыло для посуды. Смешайте одну часть керосина с четыре части воды, а затем добавьте несколько капель мыла. Затем перенесите на пластиковую распылитель. Просто будьте очень осторожны, работая с этим раствором и храня его, так как керосин легко воспламеняется.

Для этого рецепта обезжиривателя двигателя вам необходимо смешать два части аммиака, две части воды и одна часть жидкого мыла для посуды в пластиковый распылитель. Убедитесь, что все ингредиенты тщательно перемешаны.Это важно будьте очень осторожны при использовании этого обезжиривателя, потому что аммиак едкий и может нанести вред глазам, носу, горлу и рту.

Первый шаг к использованию обезжиривателя двигателя — убедиться, что двигатель вашего автомобиля выключен и полностью остыл. Вам также нужно будет надеть защитное снаряжение, такое как рабочие перчатки, защитные очки и фартук. Как только ваш двигатель крут, и вы настроены, пришло время применить ваше решение с чистящая щетка с жесткой щетиной.

Начните с обильного покрытия моторного отсека вашей обезжириватель.Оставьте на несколько минут, затем с помощью кисти сотрите раствор. дюйм, по одному небольшому разделу за раз. Старайтесь избегать шлангов и проводки, так как сильнодействующие чистящие средства могут повредить их, если они нежные. Закончите тщательно ополосните рабочую зону чистой водой, а затем промокните все насухо ткань из микрофибры.

Есть ли у проблемы с двигателем автомобиля в Индианаполисе?

Позвоните в Northeast Auto Service по телефону 317-475-1846 для обслуживания и ремонта автомобильных двигателей в Индианаполисе, штат Индиана.Мы являемся лицензированными и сертифицированными автомеханиками ASE, которые предоставляют широкий спектр услуг по ремонту автомобилей, а также бесплатные сметы, купоны на обслуживание автомобилей и многое другое. Позвоните по телефону 317-475-1846, чтобы запросить бесплатную оценку авторемонта в Индианаполисе сегодня.

Обезжириватель двигателя своими руками — Как сделать самому

Отличный способ сэкономить на любой задаче — сделать ее своими руками. Уход за автомобилем дома сэкономит вам время и деньги.Например, чистка двигателя обходится дороже, чем выполнение самой работы. Обеспечение бесперебойной работы двигателя — важнейший аспект ухода за автомобилем. Вот краткое руководство о том, как сделать средство для обезжиривания двигателя своими руками.

Ингредиенты для обезжиривания двигателя своими руками

У большинства людей есть эти ингредиенты на кухне, поэтому их легко приготовить. Соберите дистиллированный белый уксус, натуральное жидкое мыло, пищевую соду и лимонный сок / эфирные масла. Вам также понадобится вода, но ее можно набрать из шланга снаружи.

Смешивание раствора

Обезжиривающее средство для двигателя своими руками легко приготовить. От количества, которое вы хотите, зависит, сколько каждого ингредиента вы используете. Однако большинство людей наполняют распылитель раствором для очистки двигателя. Смешайте 1 стакан дистиллированного белого уксуса, 1/4 стакана мыла, 1 столовую ложку пищевой соды и пару капель лимонного сока / эфирных масел. Смешайте все это в миске и добавьте воды.

В сочетании образует спрей для покрытия двигателя. Однако некоторые люди предпочитают более густое средство для обезжиривания двигателя уксусом.Если да, добавьте в смесь еще мыла и пищевой соды.

Нанесите обезжириватель для двигателя своими руками

После смешивания раствора перелейте его в распылитель для облегчения нанесения. Распылите слой смеси на двигатель и оставьте на несколько минут. Как только обезжириватель успеет проникнуть в грязь, вы можете смыть смесь и грязь теплой водой.

Наконец, протрите двигатель салфеткой из микрофибры, прежде чем закрывать капот. Это предотвратит попадание влаги в трещины и ржавчину.

Обезжиривающее средство для двигателя своими руками — более безопасная и дешевая альтернатива магазинным средствам. Однако, если вам нужен безупречный двигатель, назначьте встречу с DetailXPerts. Наши специалисты обладают высокой квалификацией во всех аспектах детализации, включая очистку двигателя паром.

Понравился этот пост? Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать больше ценных советов, идей, купонов и дополнительных услуг!

Советы по очистке двигателя своими руками — Как очистить двигатель Фотографии

Собираетесь ли вы подготовить свой автомобиль к продаже , почистить его перед механической операцией или просто не хотите съеживаться при открытии капота, небольшая чистка своими руками будет иметь огромное значение.Вот пошаговые инструкции по очистке двигателя. Примечание: имейте в виду, что сброс неочищенных сточных вод в канализационные желоба является незаконным. Обязательно очистите двигатель в том месте, где вы можете собирать сточные воды и должным образом утилизировать их.

Это наша жертва на сегодня. Chevy Pickup 1996 года с пробегом более 100 000 миль. На этом грузовике ехали очень тяжело, и его убрали мокрым.

Шаг 1. Чистящие средства

На рынке есть много хороших продуктов, которые помогут вернуть вашему двигателю почти новый вид.

Шаг 2. Отсоедините кабели аккумулятора

Снимите кабели аккумулятора. Сначала отсоедините отрицательный кабель. Причина, по которой сначала нужно удалить заземление, заключается в том, чтобы вы не могли закоротить цепь, высвобождая при этом огромное количество энергии. После разрыва цепи снимите положительный кабель и отложите в сторону.

Шаг 3. Продлите срок службы батареи

Клеммы этих кабелей сильно корродированы.90 процентов всех проблем с запуском и зарядкой происходят из-за плохого соединения. Регулярное выполнение этого технического обслуживания продлит срок службы вашей дорогой батареи, генератора и стартера.

Шаг 4. Очистите лоток для батареи

Коррозия не ограничивается кабелями. Подносы для батарей нуждаются в периодической чистке. Ослабьте и снимите прижимной зажим. У некоторых автомобилей есть длинные тонкие J-образные болты, удерживающие аккумулятор. Они могут сломаться при снятии и потребовать замены.Вот как удалить заржавевший болт. Кроме того, не использует открытое пламя рядом с батареей. Он выделяет легковоспламеняющийся водород, который может взорваться.

Шаг 5: Проволочная щетка Коррозия

Проволочная щетка для коррозии. Вам может понадобиться немного пищевой соды и водной пасты, чтобы нейтрализовать пролитую кислоту.

Шаг 6: Используйте устойчивую к ржавчине эмаль

После того, как лоток станет чистым и сухим.Нанесите на него хороший слой устойчивой к ржавчине эмали. Таким же образом можно подкрасить и другие стальные детали. Используйте кусок картона, чтобы замаскировать соседние части от брызг.

Шаг 7: Замочите концы кабеля

Замочите концы кабеля в чистой жестяной банке, наполненной CLR или аналогичным нейтрализатором коррозии. На этих клеммных кабелях со стороны GM я удалил резьбовую стойку.

Шаг 8: Очистите их щеткой до безупречной чистоты

Используйте клеммную щетку, чтобы очистить их до безупречной чистоты.

Шаг 9. Установите новые сообщения

Установлены новые стойки и проставки. Используйте диэлектрическую смазку, чтобы защитить чистые клеммы от окисления. Диэлектрическая смазка не токопроводящая и водостойкая. Это может показаться нелогичным, но это не влияет на проводимость, поскольку плотный механический контакт отталкивает смазку и герметизирует соединение. Силиконовые уплотнения на некоторых разъемах могут быть смягчены диэлектрическим силиконом.Для этих типов используйте белую смазку.

Шаг 10: С помощью проволочной щетки скопилась ржавчина

Проволочной щеткой прижимной болт удалить скопившуюся ржавчину перед повторной установкой.

Шаг 11: Противозадирный состав защищает

Нанесите на резьбу прижимного болта противозадирный состав для защиты от дальнейшей коррозии. Заменить аккумулятор, установить и затянуть прижим.

Шаг 12: Подготовка двигателя

Теперь мы готовы очистить двигатель. Накройте чувствительные электрические детали, такие как генератор, распределитель и компьютер двигателя или коробки реле, полиэтиленовыми пакетами. Это предохранит их от чрезмерного намокания. Если у вас привередливый старый автомобиль с множеством проблем с электрикой, подумайте дважды, прежде чем опрыскать двигатель. Сначала исправьте эти проблемы, или, по крайней мере, он будет чистым, чтобы потом вам пришлось их исправить.

Шаг 13: Удаление рыхлой грязи

Удалите рыхлую грязь сжатым воздухом. Магазинный пылесос также подойдет, если у вас есть небольшой удлинитель шланга, который проникает в ограниченное пространство.

Шаг 14: Используйте очиститель двигателя

Распылите средство для очистки двигателя на засаленный двигатель. Держитесь подальше от открытых электрических компонентов. Их можно очистить сухим очистителем тормозов, не оставляющим следов.

Шаг 15: Дайте ему пропитаться

Обязательно распыляйте жидкость в укромные уголки и щели, в которых собирается жир и грязь. Дайте ему немного впитаться. Сделайте перерыв и займитесь чем-нибудь другим. Я ждал 30 минут, прежде чем промыть этот двигатель.

Шаг 16: Безопасная альтернатива обезжиривателю

Альтернативой обезжиривателю двигателя является Simple Green. Вы можете купить кувшины на галлон в Home Depot или в других крупных сетевых магазинах.Разбавить водой в соответствии с инструкциями. Вы даже можете использовать горячую воду из труб, чтобы быстрее растворить жир. Для удаления грязи и жира используйте сифонный распылитель, прикрепленный к вашему воздушному компрессору. Их можно приобрести у большинства профессиональных продавцов инструментов по цене от 15 до более сотни долларов. При использовании распылителей под давлением не допускайте попадания растворителей в электрические соединения, отверстия двигателя или чувствительные компоненты.

Шаг 17: Минеральные спирты

Вы можете использовать уайт-спирит и сифонный распылитель для обезжиривания двигателя, который был снят и собирался восстановить.

Шаг 18: Подготовка блока двигателя

Я также использую уайт-спирит и сжатый воздух для очистки блока цилиндров перед сборкой. Поддон под подставкой будет улавливать падающий мусор для правильной утилизации. Для предотвращения вдыхания паров используйте защитную маску, «резиновые» перчатки и одобренную OSHA маску. Очистите отверстия бумажными салфетками и жидкостью для автоматических трансмиссий. Когда бумажные полотенца выйдут чистыми, они будут готовы. Оставьте масляную пленку ATF, чтобы предотвратить ржавчину.Когда вы не работаете, держите над блоком большой мешок для мусора.

Шаг 19: Очистка алюминиевых деталей

Я использовал небольшую проволочную щетку и средство CLR для очистки открытых необработанных алюминиевых деталей. Затем обработал алюминий подушечкой 3M Scotch-Brite, пропитанной CLR. Будьте очень осторожны с линиями кондиционирования воздуха, поскольку они находятся под давлением.

Шаг 20: Очистите пластиковые детали

Протрите пластик щеткой с жесткой пластиковой щетиной, а затем губкой с мыльной водой.Смойте чистой водой и высушите бумажными полотенцами или сжатым воздухом.

Шаг 21: используйте очиститель тормозов

Очиститель тормозов поможет удалить жир с сложных участков, а затем высушить без остатка.

Шаг 22: повторить, промыть и высушить

После высыхания, возможно, потребуется повторить очистку некоторых участков мыльной водой. Окончательно промойте чистой водой и дайте полностью высохнуть перед запуском двигателя.Это может занять час или около того, если температура окружающего воздуха высокая, или ночь, если она прохладная и влажная. Каждый двигатель отличается от того, сколько воды он может выдержать. Если сомневаетесь, дайте ему высохнуть.

Шаг 23: Проверка на утечки масла

После очистки двигателя вы захотите увидеть, не вызывает ли небольшая утечка скопление жира. Легкий способ проверить — использовать специальный УФ-краситель на предмет утечек масла. Я купил краситель в НАПА менее чем за 5 долларов за бутылку.Добавьте специальный масляный краситель непосредственно в маслозаливку. После проверки на утечки масло менять не нужно. Ничего не повредит. Запустите двигатель и управляйте им, пока система не достигнет нормальной температуры и краситель не начнет циркулировать.

Шаг 24: Проверка на утечки охлаждающей жидкости

Также есть совместимый краситель для утечек охлаждающей жидкости. Возможно, вам придется слить немного охлаждающей жидкости, чтобы добавить краситель в радиатор. Если у вас есть утечка, она может быть уже низкой.Некоторым системам, таким как этот грузовик, требуется две бутылки красителя из-за большого объема охлаждающей жидкости. Не добавляйте его в переливную емкость, потому что он не попадет в двигатель быстро или в достаточном количестве, чтобы его было легко увидеть.

Шаг 25: Проверьте давление в радиаторе

Проверьте систему охлаждающей жидкости, чтобы убедиться, что она удерживает давление. Если это не так, краситель укажет место утечки.

Шаг 26: Найдите краситель

Вам не нужно покупать дорогой черный свет, чтобы увидеть краситель.Подойдет любой яркий источник от синего до ультрафиолетового света. Mag Instruments продает набор аксессуаров для вездесущего фонарика Mini Mag с линзами синего цвета. Менее 10 долларов в большинстве уличных магазинов. Если у вас есть преобразование светодиода, оно даже ярче, чем нормальная интенсивность.

Шаг 27: Проверка на утечки

Используйте синюю линзу фонарика Mini Mag, чтобы найти утечки. Краска засветится и сделает источник утечки очевидным.Делайте это в тени и вдали от прямых солнечных лучей. У этого двигателя не было никаких внешних утечек, которые я мог видеть, даже ночью.

Шаг 28: все готово

Готово! Теперь выглядит намного лучше, и теперь, когда он чистый, над ним будет приятно работать.

Сохраните эту статью, закрепив ее на потом. Дополнительные идеи можно найти в Popular Mechanics на Pinterest .

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Диагностика и ремонт пропусков зажигания в двигателе своими руками

Джастин Форт, automedia.com
Сложность: Умеренная
Расчетное время: 180 минут

Пропуски зажигания в двигателе. Это ощущение, которое вы сразу узнаете, но так же быстро блокируете. Двигатель на мгновение спотыкается, а затем снова набирает обороты. Однако как только обороты стабилизируются, пропуски зажигания в двигателе появляются снова, и вы застреваете с ощущением провала, которое сопровождает все автомобильные проблемы, выходящие за рамки вашей мудрости: «Что-то не так.”

Чувство опускания часто сопровождается либо «Это будет дорого», либо «Почему я / сейчас / здесь?» Все ожидаемо, но разумно? Вместо этого мы рекомендуем: «Как я могу это исправить?»

Пропуски зажигания в двигателе могут быть вызваны целым списком неисправностей, но есть несколько подозрений, которые возникают чаще, чем другие. Основные злодеи просты — искра или топливо — обычно проявляются в свечах зажигания, проводах свечей, катушке (катушках) или системе подачи топлива. Существуют и другие, более серьезные причины: проблемы с компьютером или проводкой, поломка вращающейся массы (поршней, шатунов, подшипников кривошипа), клапаны и головки могут выйти из строя или деформироваться, проблемы с охлаждением могут привести к перегреву, и любое количество прокладок могло вытолкнуть.Большинство из них встречаются редко, и, что важно, большая часть пугающих вещей, вероятно, была вызвана вашей неспособностью решить более простые проблемы с зажиганием или впрыском.

Пропуски зажигания в двигателе: соберите обычных подозреваемых
Подумайте об обстоятельствах: грузовик Toyota 14-летнего возраста, 175 000 миль из 75 процентов использования автострады, много времени, проведенного вне дороги за последние 25 000. Это означает, что многие механические устройства используются усиленно и демонстрируют свой возраст. Да, это наша вина: детали, которые изнашивались по графику, скорее всего, изнашиваются раньше, чем хотелось бы позже.Это ожидаемая волна технического обслуживания, которая приходит с новыми владельцами подержанных автомобилей. Не ленитесь — просто будьте на шаг впереди всех.

Хотя наш промах был непоследовательным, были некоторые примечательные детали (всегда отслеживайте детали для диагностики двигателя). Промах наступил, когда грузовик ехал на постоянной скорости (как при езде по автостраде). Этого не происходило, когда грузовик был холодным, но появлялся, когда он прогревался. Этот пропуск зажигания в двигателе происходил не только под нагрузкой: он мог проявляться как на холостом ходу, так и при разгоне.Конечно, пропуск зажигания при разгоне означал, что Toyota V6 стала еще медленнее.

Разумный метод состоит в том, чтобы собрать доступные сведения о пропуске зажигания в двигателе, сосредоточиться на действиях, необходимых для устранения подозреваемых, и позволить процессу указать вам его причину. Назовите это научным методом, но с некоторыми разумными шагами. Что касается знаний, если ваш автомобиль или грузовик управляется компьютером, лучше всего начать с подключения. Считыватель кода, доступный в магазинах запчастей, позволит вам подключиться к блоку управления двигателем (ECU) и получить диалоговое окно о том, что случилось, что не так и где это происходит.ЭБУ не всегда может сказать вам, какая конкретная деталь сломана, но в случае с нашим грузовиком он сохранил данные, указывающие на пропуск зажигания в двигателе в цилиндре №4. Хорошо, шесть цилиндров потенциальных проблем только что сузились до одного.

Если бы мы не контролировались компьютером, изучение свечей зажигания помогло бы сосредоточиться на возможных источниках пропусков зажигания. Прочитать пробки несложно: при небольшом внимании и хорошем руководстве, например, тех, которые доступны в руководствах Чилтона и Хейна, свечи четко укажут, где проблемы, расстроены ли цилиндры, постные или толстые. .

Однако, прежде чем начать, обязательно соблюдайте все протоколы безопасности при техническом обслуживании автомобиля, используя защитные очки, перчатки и все остальное, что необходимо.

Диагностировать и исследовать: зажигание
Выберите свой план атаки — от дешевого к дорогому, от простого к сложному — и придерживайтесь его. Это дешево и легко начать с элементов розжига, поэтому мы перешли к свечам зажигания. Поскольку P0304 повторился, вилка №4 вышла первой. Он читал бедную смесь (серо-коричневый, неплохой, но имеет тенденцию к высокой температуре и нехватке топлива), что указывает на проблему с топливом, а не на проблему с искрой.

Ремонт и замена (R и R) топливных форсунок — это более масштабный проект, чем свечи, поэтому мы придерживались плана и хранили знания на тот случай, если ремонт системы зажигания не поможет исправить ситуацию. Другие свечи были заменены примерно на 20 000 миль раньше и выглядели почти идеально. Все были в хорошей форме, если не считать худощавого чтения на № 4. Мы очистили их и поменяли заглушку на Отверстие №4 на №2. Если бы проблема была в свече зажигания, пропуски зажигания переместились бы в №2. Это не так. P0304 вернулся.

Заглушка читается: пепельно-коричневый с оттенком зеленого — хорошая смесь на двигателе последней модели. Прикосновение серости от горячего, тяжелого бега вверх и вниз по Черной горе. Белые пятна, плохой газ?

Вилки хорошие, провода вилки нет? Прирожденную датировку для соединительных проводов легко найти на продукции Toyota — она ​​нанесена на провод. Те, что были на этом грузовике, были такими же старыми, как сам грузовик, и, вероятно, оригинальными, поэтому, несмотря на то, что они были в порядке и выглядели хорошо — хотя и пыльно — на 175 000 миль, было нетрудно оправдать новый набор.С новым комплектом проводов P0304 сразу вернулся, так что это не было проблемой с проводом. С другой стороны, теперь у нас есть то, что выглядит неплохим резервным комплектом, и новый комплект на двигатель, который должен стоить не менее 100000 рублей (это Toyota, поэтому мы вам сообщим).

Есть несколько простых способов проверить провода вилки. Исследуйте их в темноте при работающем двигателе и следите за прыгающими искрами. Затем опрыскайте провода водой и посмотрите, не возникнет ли при этом искр (в такой же темной среде). Вы можете снять проволоку и аккуратно согнуть ее, чтобы проверить, не треснет ли резиновая оболочка.Все это указывает на неисправность проводов (и не волнуйтесь, вы ищете маленькие искры).

Тест на изгиб: даже при пробеге 175 000 миль провода вилки OEM изгибаются без трещин. Качественный OEM-продукт прямо здесь.

После снятия ответственности с искрометателей и искрогенераторов по коду P0304 мы перешли к искрогенераторам. На этой Toyota три блока катушек подключены к цилиндрам №1, №3 и №5, и каждый питает свечу там и на противоположной стороне двигателя, в №2, №4 и №6.Система называется отработанной искрой: катушка выстреливает две искры одновременно, а свеча зажигается дважды в цикле сгорания — один раз для зажигания цилиндра и еще раз для очистки остатков в такте выпуска. Другие автомобили могут использовать одиночную катушку для зажигания через распределитель или одну катушку на каждом цилиндре, но ваша работа такая же. Найдите проблему и решите ее.

Мы проверили вилку и провод, так что теперь по катушке. Используя мультиметр, вы можете проверить номинальное сопротивление как первичных, так и вторичных выводов на катушке отработанной искры, и все те, что на этом грузовике, хорошо протестированы (между 0.67 и 1,05 Ом на первичной обмотке, от 9300 до 16000 Ом на вторичной). Проконсультируйтесь с вашим руководством по ремонту или заводским руководством по обслуживанию (FSM), чтобы узнать все параметры испытаний. При отсутствии признаков неисправности катушки возврат к методологии обмена (разумный метод) заставил нас переключить катушки №1 и №3, но промах на №4 остался.

Одна из трех катушек отработанной искры на Toyota V6. Обычно они не выходят из строя до 200 000 с лишним миль, поэтому ожидайте, что они будут грязными и нетронутыми.

Если у вас его нет, убедитесь сами, почему мультиметр называют «Ten Buck-O-Meter».”

Поскольку P0304 продолжается, несмотря на проверки вилок, проводов и катушек, мы сделали простые исправления. Перейдем к следующему подозреваемому, обозначенному свечами (постное чтение в №4), поведением пропусков зажигания (прерывистым, связанным с нагревом и возникающим при постоянных оборотах) и устранением других подозреваемых: топливо. Хотя проблема с форсункой была предложена ранее, лучше всего было исключить детали зажигания, прежде чем переходить к набору форсунок, для доступа к которым требовались некоторые настоящие гаечные ключи.

Форсунки топливные
Независимо от того, какой у вас двигатель, тянуть топливные форсунки — это непростая задача.Если не считать прямых четырех или шести с топливными форсунками, свисающими сбоку от головки (и даже тогда, вероятно, задушенными проводами, обшивкой и скобами), тянуть топливные форсунки не так-то быстро. Большое количество некоррозионного пенетранта поможет отсоединить шланги и прокладки, особенно известные сложные уплотнительные кольца форсунок (попробуйте Liquid Wrench ^® ). Возьмите несколько запасных уплотнительных колец. Топливные рейки обычно удерживают форсунку на месте, поэтому будьте осторожны, когда пришло время снимать рейку, чтобы не повредить форсунки или уплотнительные кольца.Некоторые прокладки коллектора металлические, как в этом Toyota V6, и их можно использовать повторно, если вы будете осторожны (и они не были приготовлены). Ожидайте замены прокладок в большинстве случаев.

На этом снимке топливная форсунка расположена под направляющей, при этом направляющая аккуратно удерживает ее в отверстии для форсунки. Вы должны быть такими же нежными.

Сопротивление топливной форсунки также можно проверить с помощью мультиметра. На этом двигателе Toyota серые форсунки (часто обозначаемые цветом) должны испытывать сопротивление от 12 до 16 Ом.Стрелок Hole 4 показал 0,018 Ом: это явный признак того, что в этом курятнике была лиса. Неисправная топливная форсунка была такой же грязной и слизистой, как и другие форсунки, поэтому потребовался мультиметр, чтобы увидеть, что это такое. Говоря о грязи, бутылка очистителя топливных форсунок может спасти вас от этой работы, если форсунки просто забиты, а не механически поджариваются.

Мы решили принять «разумную» часть этого проекта и не менять местами две форсунки, чтобы проверить, исправен ли №4.Учитывая все пальцы, указывающие на четвертую топливную форсунку, время, затрачиваемое на правую и правую форсунки, было слишком большим. Замена двух форсунок, затем повторная сборка и замена коллектора, шлангов, кронштейнов и болтов только для того, чтобы увидеть, что, скорее всего, было плохой форсункой №4, смещающей пропуск зажигания на №2, было большой тратой времени. В любом случае, расплатой за неудачную игру с заменой №4 можно было бы сделать только все «R и R», так что риск, на который стоило пойти.

Мы установили инжектор №4, работающий на обедненной смеси, с плохими характеристиками, с показателем P0304, с использованным инжектором, полученным на местной утилизационной площадке Toyota (которая проверяла сопротивление 14 Ом — принесите свое испытательное оборудование на свалку).Если эта авантюра окупится, это приведет нас в хорошую форму гораздо раньше, чем делать все дважды. Коллектор на этой Тойоте — двухкомпонентный блок типа раскладушки — был снят с обычной легкостью Тойоты, и мы собрали его менее чем за два часа, затянув до работы. В стандартном стиле Тойоты без драмы он загорелся, осечка исчезла. Теперь сделай это.

.