|
Газета: № 8 (72) август 2006 года
Энергетика и промышленность России
ссылка на статью
Учеными Псковского политехнического института разработан мощный и экономичный роторно-лопастной двигатель. Его кинематическая схема позволяет использовать его в качестве компрессора, паровой расширительной машины, в качестве гидродвигателя.
В настоящее время разработано множество кинематических схем двигателей, однако поиск новых не прекращается. Получившие наибольшее распространение поршневые двигатели с кривошипно-шатунным механизмом имеют серьезные недостатки. Главная беда – потери на трении в поршневой группе до 35% и большой вес: у поршневых двигателей он порядка 4-1 кг/л. с. А у газотурбинных двигателей – 0,4-0,1 кг/л. с., то есть даже на порядок больше.
«До сих пор не было двигателей, которые обладают небольшой массой, но развивают мощность 300-1000 лошадиных сил, – отмечает автор разработки инженер ООО «Экотех» Юрий Лукьянов. – Кроме того, доля вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработанными газами автомобильных двигателей, составляет до 63% от общего загрязнения окружающей среды. Мне кажется, продвинутся именно те компании, которым удастся решить эту проблему. Возможно, шансом завоевать международный рынок является создание экологически чистого двигателя, то есть не пытаться догнать ведущие автомобильные фирмы, а разработать новое их поколение. Пока шансы на это есть. Это нас и побудило заняться созданием нового двигателя».
Новый роторно-лопастной двигатель подобен водяной мельнице, но лопасти его подвижны друг относительно друга и в замкнутом пространстве могут создавать и разрежение, и давление. Вследствие высокого механического кпд, достигающего 95%, двигатель может работать с низкими скоростями «холостого хода» и с частотой вращения от 60 оборотов в минуту. По образующей цилиндра располагаются впускные и выпускные окна. Практикуется одна свеча или форсунка в случае дизельного варианта. Вследствие попеременного перекрытия окон лопатками роторов отпадает необходимость в газораспределительном механизме.
В обычном четырехтактном двигателе с одним цилиндром за два оборота коленчатого вала происходит один рабочий ход. В роторно-лопастном двигателе – за два оборота восемь рабочих ходов.
«Таким образом, роторно-лопастной двигатель работает как восьмицилиндровый двигатель. При этом он имеет меньшие габариты и массу, – отмечает Юрий Лукьянов. – Благодаря полностью симметричной конструкции двигатель хорошо уравновешен и создает минимальные уровни вибрации. Например, двигатель размером с 3-литровую банку развивает расчетную мощность 150 лошадиных сил».
Экономическое положение России заставляет принимать неординарные решения с целью выхода из так называемого энергетического кризиса. Одним из этих решений может стать развитие автомобильной индустрии. Однако недостаточно улучшать дизайн, конструкцию, ассортимент выпускаемых машин – поскольку этим занимаются все автомобильные фирмы мира. С учетом положения дел в экономике бесперспективно надеяться на расширение продаж автомобилей как у нас в стране, так и за рубежом, действуя подобными методами.
Проблеме экологии автомобильного транспорта в настоящее время уделяется огромное внимание большинством фирм. Новые разработки позволяют определить достижения ведущих фирм, а также проследить тенденции развития этих фирм на пути создания экологического двигателя.
Вот некоторые из этих направлений.
Наибольшие выбросы загрязнения создает работа двигателя внутреннего сгорания в переходных режимах, поэтому фирмой «Мерседес» создан экспериментальный автомобиль по следующей схеме: турбина-генератор-аккумулятор-электрические двигатели. Турбина работает в стационарном режиме, поэтому отработавшие газы содержат минимальное количество окислов углерода и азота (CO2NO), несгоревших углеводородов (CxHy), этим самым практически достигается экология «домашней кухни». Однако цена за чистоту воздуха оказывается слишком большой. Цена турбины больше цены обычного двигателя, аккумулятор поставлен с целью компенсации пиковых нагрузок, плюс электрический генератор и двигатели. Вес такого автомобиля составляет около 2,5 тонны. В привычную малолитражку такая система явно не вписывается.
– Другое направление, разрабатываемое фирмами, заключается в переработке выхлопных газов. На автомобиль устанавливаются катализаторы. Однако вследствие большого расхода газа они не успевают нейтрализовать вредные вещества, а катализаторы к тому же увеличивают вес автомобиля.
– Применение двигателей внешнего сгорания (Стирлинга) ограничено, во-первых, из-за примерно вдвое большей массы двигателя, во-вторых, из-за достаточно сложной и дорого-стоящей конструкции двигателя, хотя по показателям отсутствия токсичности этот двигатель превосходит все остальные. Огромное применение он находит в космической технике, а также для работы в замкнутых помещениях, убежищах и т. д.
– Применение водорода в качестве топлива вызывает ряд трудностей, связанных с его хранением и заправкой автомобиля.
Первое отношение: вес водорода + емкость хранения/запас топлива по сравнению с: вес бензина + бензобак/запас топлива в несколько раз больше второго. Следует отметить, что все выше сказанное в большей степени справедливо для относительно небольших количеств запасаемого топлива (как, например, в автомобиле). Например, для самолетов эти соотношения равны. Уже построен, кстати, самолет ТУ-204, работающий на водороде. Применение водорода в качестве энергоносителя и как средства достижения экологической безопасности доказано во множестве научных разработок, однако все положительные свойства водорода не могут пока преодолеть технические трудности хранения.
Эльви Усманова, Павел Пресняков
|
|
