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
Удивительные животные, о которых мало кто знает Удивительные животные, о которых мало кто знает Застенчивая медсестра Застенчивая медсестра Факты о «специальных учреждениях» — борделях при концлагерях Факты о «специальных учреждениях» — борделях при концлагерях Онажемать и котята… Онажемать и котята… Скандал в интернете из-за видео, где мать кормит грудью сыновей-дошкольников Скандал в интернете из-за видео, где мать кормит грудью сыновей-дошкольников Помните это скандальное фото? Вот что здесь скрывается на самом деле Помните это скандальное фото? Вот что здесь скрывается на самом деле Пенсионерка-должница довела коллектора до смоубийства Пенсионерка-должница довела коллектора до смоубийства Самые загадочные люди в истории Самые загадочные люди в истории Интересная история — «Йа блондинко» Интересная история — «Йа блондинко» Почему я должна помогать тупой бабе, которая размножаться научилась, а зарабатывать — нет? Почему я должна помогать тупой бабе, которая размножаться научилась, а зарабатывать — нет? Хабаровские живодёрки жалуются на тяжкие условия содержания в СИЗО Хабаровские живодёрки жалуются на тяжкие условия содержания в СИЗО Как я покойника у столичных ритуальщиков отобрал Как я покойника у столичных ритуальщиков отобрал Как мы жили в Союзе Как мы жили в Союзе Мишель Клаватт — блондинка, обожающая рыбную ловлю в бикини Мишель Клаватт — блондинка, обожающая рыбную ловлю в бикини Михалыч, немцы и охота Михалыч, немцы и охота Русиано захватил Россию Русиано захватил Россию Участковый, убивший собаку: «Я отбивался, а студенты кричали: «Куси!» Участковый, убивший собаку: «Я отбивался, а студенты кричали: «Куси!» В НАСА много лет скрывали «страшную» тайну Луны В НАСА много лет скрывали «страшную» тайну Луны Девушки и авто — вещи практически несовместимые Девушки и авто — вещи практически несовместимые Пока он чистил снег, его жена и дети тихо умерли в машине Пока он чистил снег, его жена и дети тихо умерли в машине Кто царапает машину? Кто царапает машину? Жизнь без выпивки и сигарет Жизнь без выпивки и сигарет Женщины в восторге от первого в мире силиконового мужчины Женщины в восторге от первого в мире силиконового мужчины Криминалист купил водку в стеклянном черепе и решил восстановить его лицо Криминалист купил водку в стеклянном черепе и решил восстановить его лицо Скоро вся Америка будет русской! Знаете, почему? Скоро вся Америка будет русской! Знаете, почему? Плюсы и минусы владения резиновой подружкой Плюсы и минусы владения резиновой подружкой Угарные объявления с Авито Угарные объявления с Авито Трансгендер из Аксая отправится в мужскую колонию Трансгендер из Аксая отправится в мужскую колонию Удивительные исторические фото, которые мало кто видел Удивительные исторические фото, которые мало кто видел КВН: все тайны и скандалы веселых и находчивых КВН: все тайны и скандалы веселых и находчивых
Еще посты