Школьники изобрели самый мощный двигатель в мире

Шрифт


двигатель

История создателей самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Технологии неуклонно развиваются. О том, как защитить свою электропроводку, можно читать на сайте интернет-магазина «Электрика Шоп».

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.
В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.
Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,
КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

двигатель

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.
«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.
Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки

двигатель

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.
Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов.
Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.
Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.
Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

двигатель
Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.
Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.
Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.
То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

двигатель

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.
Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.
«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.
Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.

...Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале "Популярная механика". В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.

Источник

Читайте ещё: Как производят ракетные, авиационные и наземные двигательные установки


Оставить комментарий
Лучшие посты
Позитив : Смешные комментарии из социальных сетей (57 фото) Позитив : Смешные комментарии из социальных сетей (57 фото) Это интересно : Почему в Англии в зданиях окна заложены кирпичом Это интересно : Почему в Англии в зданиях окна заложены кирпичом Позитив : Смешные комментарии из социальных сетей (35 скринов) Позитив : Смешные комментарии из социальных сетей (35 скринов) Яжематери: свежие перлы для слома сознания (17 фото) Яжематери: свежие перлы для слома сознания (17 фото) Милицейская бойня в Самарской области в 1973 году (65 фото) Милицейская бойня в Самарской области в 1973 году (65 фото) Госномер вполне рядовой, если бы не… Госномер вполне рядовой, если бы не… Забавные комментарии из социальных сетей (52 фото) Забавные комментарии из социальных сетей (52 фото) Как много в одном взгляде женщины Как много в одном взгляде женщины Это дно дна, ниже некуда: Ко дню Победы выпустили тапки с лицами ветеранов и другой патриотический идиотизм (23 фото) Это дно дна, ниже некуда: Ко дню Победы выпустили тапки с лицами ветеранов и другой патриотический идиотизм (23 фото) Марк Буллер купил дом за 700 тысяч фунтов с особенностями Марк Буллер купил дом за 700 тысяч фунтов с особенностями Прикольные картинки и красивые фотографии (160 фото) Прикольные картинки и красивые фотографии (160 фото) Интересная история: Жизнь без смартфона Интересная история: Жизнь без смартфона Люси Лоулесс: 10 самых интересных фактов Люси Лоулесс: 10 самых интересных фактов Дарья Мельникова из сериала «Папины дочки» Дарья Мельникова из сериала «Папины дочки» Жизнь в Монголии (22 фото) Жизнь в Монголии (22 фото) Субботние прикольные картинки и забавные фото 21.04.18 (99 фото) Субботние прикольные картинки и забавные фото 21.04.18 (99 фото) Страшная месть — не называйте девушек толстыми, а то… Страшная месть — не называйте девушек толстыми, а то… Адель Смит жалеет о татуировке, которую набила в память о своем псе Адель Смит жалеет о татуировке, которую набила в память о своем псе Док Джон: редчайший снимок «три-в-одном» Док Джон: редчайший снимок «три-в-одном» Веселые комменты и высказывания из соцсетей 09.05.18 (49 фото) Веселые комменты и высказывания из соцсетей 09.05.18 (49 фото) Смешные комменты и высказывания из соцсетей (57 фото) Смешные комменты и высказывания из соцсетей (57 фото) Пятничный позитив: Смешные комментарии из соцсетей (40 фото) Пятничный позитив: Смешные комментарии из соцсетей (40 фото) Реймонд Боуман: это была самая красивая смерть… Реймонд Боуман: это была самая красивая смерть… Прикольные картинки с интернет-просторов (35 фото) Прикольные картинки с интернет-просторов (35 фото) Забавные и неожиданные высказывания с глубоким смыслом (92 фото) Забавные и неожиданные высказывания с глубоким смыслом (92 фото) Перлы от «мастеров» печатного слова (52 фото) Перлы от «мастеров» печатного слова (52 фото) Интересные предметы и существа, которых редко встретишь (20 фото) Интересные предметы и существа, которых редко встретишь (20 фото) Вячеслав Жданов: если бы Дональд Трамп жил в России Вячеслав Жданов: если бы Дональд Трамп жил в России «Благодарные потомки» празднуют Победу (3 фото) «Благодарные потомки» празднуют Победу (3 фото) Пятничные забавные картинки и красивые фото (62 фото) Пятничные забавные картинки и красивые фото (62 фото)
Еще посты