Современный Паровой Автомобильный Двигатель



современный паровой автомобильный двигатель

Паровой двигатель на автомобиле.

Паравой двигатель на автомобиле

В последнее время многие изобретатели вновь задумались об использовании паровой машины в средствах передвижения. В автомобиле возможно применение нескольких вариантов паросиловых установок: с прямоточным парогенератором непосредственного факельного обогрева, с внутрицилиндровым парообразованием при непосредственном факельном обогреве, с тепловыми аккумуляторами вместо факельного обогрева и комбинированных.

Авторы предлагают свою схему автомобильной силовой установки с использованием горюче-паровой машины и теплового аккумулятора в качестве парогенератора.

Гидравлическая турбина,История развития паровых турбин,паровая машина,паровая турбина, генераторы, альтернативная энергия

Установка состоит из двигателя (двухблочной прямоточной паровой машины) так называемого пускового блока, включающего один цилиндр с отдельным золотником и отдельным выхлопным патрубком. Другой блок, условно названный силовым, имеет два цилиндра, в которых происходит двукратное расширение пара. Золотник здесь подает пар в цилиндр высокого давления, а подача пара в цилиндр низкого давления регулируется поршнем цилиндра высокого давления. Выхлопные патрубки пускового и силового блоков объединены в общий коллектор, направляющий пар в кран-распределитель.

Имеется также прямоточный парогенератор со змеевиком, который размещен в контейнере, заполненном твердым или фазопереходным теплоаккумулирующим веществом, и охватывается снаружи обогревательной камерой.

Принцип действия парового двигателя

Схема работает следующим образом. Поворотом ключа в замке зажигания подключается питание от электрического аккумулятора от первого, второго и третьего электродвигателей.

Первый двигатель приводит в действие воздуходувку, которая прокачивает наружный воздух через радиатор и подает его по воздуховоду в смеситель-горелку.

Одновременно второй электродвигатель приводит в действие топливный насос, который подает конденсат из бака через змеевик подогревателя в корпусе водоотделителя и подогреватель в составе экономайзера в змеевик парогенератора. Образовавшийся в парогенераторе перегретый пар направляется в паровую машину через дроссельный клапан.

На момент пуска доступ пара в цилиндры паровой машины закрыт либо дроссельным клапаном, либо золотниками, которые управляются кулисным механизмом. Переводя его рычаг в направлении нужного движения и открывая дроссельный клапан, водитель запускает в действие паровую машину. При этом пар попадает вначале либо в пусковой цилиндр через золотник пускового блока, либо в цилиндр высокого давления силового блока паровой машины через золотник силового блока&thinsp – в зависимости от того, какой из них остался в открытом положении в момент предыдущей остановки.

Отработанный пар через общий выхлопной коллектор подается на вход крана-распределителя, который делит его поток на две неравные части. Меньшая направляется в паровое сопло смесителя-горелки, смешивается в нем с воздухом, поданным воздуходувкой, и воспламеняется свечой зажигания. Возникший факел обогревает контейнер. Далее несколько остывшие продукты сгорания по газоходу попадают в корпус водоотделителя, где из них конденсируется вода и стекает в водяной бак. Остатки газа выбрасываются в атмосферу.

Большая часть отработанного пара направляется краном-распределителем в турбину, которая вращает ротор электрогенератора. После турбины пар идет в сопловой конденсатор, а из него&thinsp – в радиатор, где охлаждается, отдавая тепло воздуху, и стекает в водяной бак.

Как пользоваться паромобилем?

Паровая машина может быть напрямую соединена с приводной трансмиссией автомобиля, и в этом случае с началом ее работы начинается и движение автомобиля. Однако по практическим соображениям паровой автомобиль все таки следует оснащать механизмом сцепления. В частности, он необходим при буксировке и различных проверочных манипуляциях.

Во время движения водитель в зависимости от обстановки меняет скорость, регулируя мощность паровой машины. Это производится либо качественно&thinsp – дросселированием пара с помощью клапана, либо количественно&thinsp – изменением момента отсечки подачи пара с помощью кулисного механизма. Практически водителю удобнее пользоваться дроссельным клапаном как аналогом педали газа, но экономичнее&thinsp – кулисным механизмом.

При кратковременных остановках (перед светофором) водитель тормозит и прекращает работу машины с помощью кулисного механизма. При более длительных остановках он отключает также электросхему, что прекращает работу топливного насоса и воздуходувки.

Применение теплового аккумулятора и трехцилиндровой паровой машины со сдвигом фаз парораспределения на 120 обеспечивает немедленный запуск установки как после кратковременной, так и после длительной остановки.

Поддержание массы теплового аккумулятора в оптимальном температурном режиме производится специальным автоматом, который с помощью термопары отслеживает температуру этого аккумулятора. По достижении нижнего предела температуры он переводит кран-распределитель в режим увеличенной подачи пара в смеситель-горелку. По достижении верхнего температурного предела автомат оставляет горелку в дежурном режиме работы с малым расходом пара.

Преимущества паровой машины

Способность паровой машины к неограниченно длительной работе с перегрузкой и широкий диапазон регулирования мощности позволяют снизить ее установленную мощность в сравнении с ДВС, а также дать большое ускорение при движении с места (хорошую приемистость ). Кроме того, при любых остановках автомобиля паровая машина, в отличие от ДВС (особенно дизельного), не работает.

В составе рассматриваемой установки отсутствуют такие обязательные для ДВС механизмы и устройства, как коробка передач, стартер, воздушный фильтр, глушитель, каталитический дожигатель, карбюратор, система турбонаддува, а система зажигания предельно упрощена, и ее единственная свеча не подвергается забрасыванию . Не требуется антифриз, поскольку единственная используемая жидкость&thinsp – спирт&thinsp – не замерзает при земных климатических температурах. Нет никаких проблем с засорением жиклеров карбюратора, переобогащением топливной смеси, смесеобразованием, запуском в холодное время года. Проблема просачивания пара в картер машины решается выводом дренажной трубки в горелку.

Постоянно используемых органов управления паровым автомобилем всего три: рулевое колесо, дроссельный клапан (аналог педали газа) и рычаг кулисного механизма, которым водитель пользуется при торможении (подача контрпара) и перемене направления движения, причем последние два и даже все три могут быть совмещены в виде наклоняющейся вперед-назад рулевой колонки.

В заключение следует отметить, что изготовление и эксплуатация парового автомобиля будут существенно дешевле, чем машины с ДВС за счет меньшей цены топлива, более медленного износа двигателя, применения дешевых конструкционных материалов и конструктивной простоты. Все эти обстоятельства одновременно повышают надежность установки в целом.

Кроме того, водить паромобиль удобнее – за счет меньшего количества органов управления, бесшумности и отсутствия вибраций.

Владимир Черкасов, Константин Черкасов.

Главные вкладки

ПАРОВАЯ МАШИНА ИЗ СТАРОГО ДВИГАТЕЛЯ

С отслужившими автомобилями-пенсионерами церемониться нынче не принято. Можно завести в лес подальше от дома и бросить на “съедение” микроорганизмам. Если повезет, в утиль, на переплавку. Что касается кузова и прочих частей, может быть, лучшей участи они уже и недостойны. А вот с ДВС не горячитесь, он вам еще послужит.'Пора переходить на паровую тягу', — полагают наши лорды-изобретатели из Рязани.

Проблема энергообеспечения знакома многим. Особенно в сельской местности, в деревнях, в отдаленных районах, где напряжение в сети, если оно вообще есть, редко поднимается чуть выше 150 В, а то и вовсе пропадает, измученное наледями и ветрами, изношенными сетями, трансформаторами, гнилыми опорами и пр. При таком скудном питании не работает или быстро ломается бытовая техника, становятся неэффективными обогреватели, а с компьютером и вовсе беда.

Выход, конечно, есть — мобильные генераторы, работающие на бензине или солярке. Только дорого это обходится: и сам агрегат, и особенно топливо.

Когда-то, на старте, ДВС стремительно обогнал паровую машину по нескольким важным параметрам. Экономичность, компактность, быстрый запуск заставили автомобилистов мириться с дороговизной горючего. Чтобы уменьшить шумность пришлось разработать изощренные системы глушения. Крайне невыгодные тяговые характеристики ДВС обернулись применением дорогих и тяжелых коробок передач и трансмиссий. И тем не менее…

Последний (к сожалению) паромобиль американской фирмы “Добл”, выпущенный в 30-х гг. прошлого века, обладал удивительными характеристиками. Плавно поворачивая дроссельный клапан, водитель мог так мягко регулировать скорость, что пассажиры не замечали ускорения и торможения. Но можно было ускорить автомобиль настолько резко, что рвались шины. Тот же диапазон регулирования скорости полностью сохранялся и на заднем ходу. Причем лишь прикосновения к педалям было достаточно для переключения с полного переднего на полный задний.

Такие поразительные свойства паромобиля получаются автоматически, как следствие чрезвычайно выгодных тяговых характеристик паровой машины, способной на малых оборотах создавать большой крутящий момент на колесах.

И хотя паровик пока по-прежнему остается на задворках технического прогресса, именно эти качества возбуждают растущий интерес и просто поклонников, и изобретателей. Свидетельство тому — появление новых патентов в области паровой техники. Сообщается, например, о разработке американского изобретателя Вильямса. На его паромобиле нет ни сцепления, ни коробки передач, ни стартера. Простого поворота клапана достаточно, чтобы за 10 с. ускорить экипаж до 100 км/ч. Мощность парового двигателя 230 л.с. при 4800 об/мин. Максимальная скорость 280 км/ч. Всего 50 л воды хватает на 1500 км пробега.

Российскому изобретателю Н.Егину удалось свести в одном агрегате обе концепции: паровик и ДВС. Оказалось, что любой ДВС надежно работает от подходящего парогенератора. Для этого достаточно сделать нехитрое золотниковое устройство подачи пара в цилиндры — и пожалуйста, снимай мощность с коленчатого вала. Можно напрямую или более универсальным способом — с помощью электрогенератора.

В новой роли прекрасно чувствует себя даже очень потрепанный ДВС. Дело в том, что скорость вращения двигателя теперь составляет всего 1000 об/мин. Сравните с 5—6 тыс. у двигателей современных автомобилей. Но не только умеренные обороты причина феноменальной надежности паровой установки. Температура в цилиндрах машины в 5—6 раз ниже, чем в ДВС. Пар, в отличие от горючей смеси, не взрывается, не разрушает поршень, а, расширяясь, мягко давит на него. Отсюда и плавность хода, и невысокие требования к материалам и допускам.

В новой концепции Н.Егин в качестве парогенератора использует другое свое важное изобретение — тепловые термохимические установки (ТХУ) (ИР, 12, 07). Основа ТХУ — добротный чугунный паровой котел, которому нет износа. Такие котлы по-прежнему делают в России. Отслуживших свое ДВС тоже хватает: мотоциклы, “москвичи”, “Волги”, “жигули”, локомотивы и судовые дизели. Модельный ряд старых ДВС перекрывает все разумные потребности: от 1 кВт для садового домика до 2 мВт, дающих тепло и электроэнергию целому поселку. Такие большие мощности можно получить, если к котлу ТХУ с рабочим давлением 7—9 атм подключить турбину российского производства, например радиального типа. В ней высочайшая надежность (60 тыс. ч до ремонта) сочетается с ценой на порядок более низкой, чем у зарубежных аналогов.

Идея вернуть в строй колоссальный ресурс старых ДВС выглядит поистине революционной. До этого не додумались даже на родине парового двигателя, где членами клубов многочисленных любителей и поклонников паровика являются даже лорды.

В паровую машину можно превратить не только автомобильный двигатель, но и мощный дизель, отработавший свой век на производстве, сэкономив тем самым тонны солярки. А в глухой глубинке, куда топливо можно доставить только на вертолете, это настоящее спасение.

Самыми существенными недостатками паровой тяги считаются большой вес и малая экономичность. Естественно, она становится выгоднее на мощностях порядка 800 л.с. когда теплоту отработанного пара можно использовать для отопления или технологических нужд. Именно такие требования предъявляют к тягачам и вездеходам на Крайнем Севере. А тандем ДВС и ТХУ (напомним, это тепловые термохимические установки “ЭРА”) максимально расширяет модельный ряд и уже реально вписывается в габариты современного автомобиля.

Что же касается экономичности, паровая машина с ее низкими температурами пара не может сравниться с ДВС по расходу топлива на километр пути. Зато котел можно топить хоть торфом, хоть соломой, а “ЭРА” и вовсе будет рада и пластику, и старым калошам.

По подсчетам изобретателя, расходы на перевод ДВС в режим паровой машины окупятся за полгода. Вам обеспечены лет на 20—25 источник тока мощностью 1—25 кВт и чистота вокруг. Свалки могут превратиться в стратегический энергоресурс.

Уже есть фирма, конструирующая на заказ такие “паровозы”, но это капля в море. Н.Егин полагает, что от деклараций и бесконечных экспериментов с нетрадиционными источниками энергии в России надо переходить к экспертной технической и экономической их оценке в целых отраслях, например ЖКХ, и приступать к планомерному внедрению.

Источники: http://www.ecotoc.ru/generators/pairs/d746/, http://fermer.ru/forum/samodelkin-ratsionalizator/40600






Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением