Устройство предназначено для привода различных машин и механизмов. Двигатель содержит питательную емкость воды, гильзы, поршни-понтоны, перемещающиеся по направляющим стержням, впускные и выпускные клапаны, распределительный вал с кулачками, связанный с коленчатым валом. Поршни-понтоны выполнены полыми и снабжены клапанами перетока жидкости, обеспечивающими сообщение объема поршня с полостью цилиндра в нижнем и верхнем положениях поршня-понтона. Гильзы расположены ниже коленчатого вала, а между гильзой и поршнем-понтоном уплотнение отсутствует. Изобретение улучшает экономичность работы двигателя. 8 ил.
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, может быть использован в качестве источника энергоснабжения изолированных, удаленных от централизованного энергоснабжения объектов, в расположении которых имеются условия для работы двигателя. Известен гидростатический двигатель /1/, обеспечивающий получение энергии с использованием закона Архимеда за счет двигателя, образованного бесконечным рукавом, установленным на шкивы-барабаны, расположенные на параллельных осях. Известен гидравлический трансформатор /2/, содержащий две пары поршневых камер, имеющих соответственно верхнее и нижнее их попарное расположение с установленными в них, с возможностью возвратно-поступательного перемещения, поршневыми группами, связанными между собой механической связью и приводимыми в движение под действием давления рабочего тела, причем все поршневые камеры в устройстве снабжены входными и выходными каналами, верхние поршневые камеры имеют дополнительный входной канал для равномерного ввода рабочего тела (гидравлического потока) с относительно большим входом (и, соответственно, с большой мощностью), которые установлены вместе с емкостями выше самих камер, а нижние поршневые камеры снабжены упорами в верхней своей части для образования зазора между поршнем и упорной штангой, входящими в состав поршневой группы, необходимого для избежания потерь в развиваемой мощности при работе самого устройства. Наиболее близким аналогом является водяной двигатель /1/, содержащий питательную емкость, коленчатый вал с маховиком и опорами коренных подшипников, поршни-понтоны, гильзы цилиндров, расположенные ниже коленчатого вала, подводящие и отводящие трубы, направляющий стержень с направляющей втулкой и кронштейном, при этом между гильзой и поршнем-понтоном имеется зазор без уплотнения. Рабочий ход в двигателе совершается за счет подъемной силы Архимеда при движении поршня вверх. Недостатком известного водяного двигателя является неэкономичность его работы. Объясняется это тем, что при работе двигателя создается усилие на поршень-понтон только при его движении вверх за счет силы Архимеда. Вращающий момент на коленчатом валу действует при его повороте на 180 o и соответствует периоду действия усилия на поршень-понтон (только при его движении вверх). При движении поршня-понтона вниз совершается холостой ход двигателя. При этом при истечении жидкости из цилиндра уровень ее понижается, а "плавающий" поршень-понтон не подвержен усилию со стороны жидкости. Вращающий момент коленчатому валу за счет усилия поршня при движении его вниз не передается. Таким образом, при истечении жидкости из цилиндра она не совершает полезную работу. Другим недостатком двигателя, принятого за прототип, является низкая надежность энергоснабжения при его использовании в качестве источника энергии. Объясняется это тем, что для работы известного двигателя необходим источник воды, расположенный выше поверхности земли, как правило, заполняемый посредством дополнительного источника энергии. Такие источники воды не являются возобновляемыми и не могут работать бесконечно долго, а работают только в периоды, когда имеется запас воды. Это и снижает надежность энергоснабжения при использовании известного двигателя в качестве источника энергии (механической, а при подключении к коленчатому валу через трансмиссионную систему электрогенератора - электрической). Задачей предлагаемого изобретения является создание экономичного водяного двигателя, работающего за счет потока с циклическим применением подъемной силы Архимеда и гравитационной силы без использования минерального топлива, а также с повышенной надежностью энергоснабжения при использовании двигателя в качестве источника энергии. Поставленная задача достигается тем, что водяной двигатель содержит питательную емкость, коленчатый вал с маховиком и опорами коренных подшипников, шатуны, поршень-понтон, рабочие камеры, например гильзы цилиндров, расположенные ниже коленчатого вала, подводящие и отводящие трубы, впускной и выпускной клапаны, распределительное устройство, например распределительный вал с впускным и выпускным кулачками, взаимодействующими с электрическими контактами управления выпускным и впускными клапанами. Новым является то, что поршень-понтон выполнен полым и снабжен клапанами перетока, срабатывающими в его нижнем и верхнем положениях, а детали, расположенные ниже коленчатого вала, установлены в горной выработке, например буровой скважине, пересекающей проницаемый, поглощающий интервал, с установленными в ней двумя соосными колоннами обсадных труб большего и меньшего диаметра, при этом питательная емкость образована кольцевым объемом между обсадными колоннами и имеющим сообщение с возобновляемым источником воды, например с подземным водоносным горизонтом, а рабочая камера образована объемом обсадной колонны меньшего диаметра, в которой установлен впускной клапан, выпускной клапан установлен в скважине ниже рабочей камеры, при этом ниже обсадных колонн расположен пересекаемый скважиной проницаемый поглощающий интервал. На фиг.1, 2 и 3 в качестве примера схематично показано устройство и принцип действия предлагаемого одноцилиндрического водяного двигателя. На фиг. 4, 5, 6, 7, 8 приведены временные диаграммы перемещения поршня-понтона и работы клапанов. В том числе на фиг.1 дано положение коленчатого вала, поршня-понтона, воды впускного и выпускного клапанов двигателя, клапанов перетока поршня-понтона, кулачков распределительного вала при рабочем ходе поршня-понтона "вниз", на фиг.2 - положение тех же деталей в положении поршня-понтона в нижней мертвой точке (НМТ). На фиг.3 - положение тех же деталей при совершении рабочего хода поршня-понтона "вверх" в положении в верхней мертвой точке (ВМТ). На фиг.4 приведен график зависимости перемещения поршня Н от времени t H=f 1 (t) при работе двигателя. На фиг.5-8 приведены соответственно временные диаграммы работы клапанов при работе водяного двигателя: впускного клапана - Sвп.кл.дв.=f 2 (t), фиг.5; выпускного клапана двигателя S вып.кл.дв.=f 3 (t), фиг.6; впускного клапана перетока поршня S вп.кл.п.=f 4 (t), фиг.7; выпускного клапана перетока поршня-понтона S вып.кл.п.=f 5 (t), фиг.8. На диаграммах обозначениям S, равным 1 и 0, соответствуют открытое и закрытое положения клапанов - соответственно. Водяной двигатель содержит: 1 - питательную емкость для воды; 2 - впускные клапаны, например, электромагнитные с контактами К1, 3 - рабочую камеру; 4 - гильзу; 5 - поршень-понтон; 6 - направляющий стержень с направляющей втулкой 7; 8 - кронштейн; 9 - шатун; 10 - кривошип коленчатого вала; 11 - маховик; 12 - кулачок распределительного механизма; 13 - контакт впускного электромагнитного клапана; 14 - контакт выпускного электромагнитного клапана; 15 - выпускной клапан двигателя (в нормальном обесточенном состоянии клапан открыт); 16 - проницаемый поглощающий интервал; 17 - скважина; 18 - тумблер включения; 19 - канал сообщения с атмосферой; 20 - впускные клапаны перетока поршня-понтона с пружинами 21; 22 - обратные клапаны впуска в поршень-понтон; 23 - упоры впускных клапанов перетока поршня-понтона; 24 - выпускной клапан перетока поршня-понтона с пружиной 25; 26 -обратный клапан выпуска из поршня-понтона; 27 - упор выпускного клапана; 28 - обсадная колонна меньшего диаметра; 29 - обсадная колонна большего диаметра; 30 - водоносный интервал; 31 - отверстия в обсадной колонне большего диаметра; 32 - фильтр. Водяной двигатель работает следующим образом. В остановленном с использованием тумблера 18 двигателе состояние, предшествующее включению, характеризуется закрытым положением впускных клапанов 2, открытым положением выпускного клапана 15 и освобожденной от воды полости поршня-понтона 5. При этом, в общем случае, положение поршня-понтона 5 в гильзе 4 может быть различным. Для включения двигателя в работу "вручную" или с использованием пускового устройства (условно не показано) вращением маховика 11 устанавливается такое положение коленчатого вала 10 и кулачков 12, при котором замыкаются контакты 13 и 14 управления впускным 2 и выпускным 15 электромагнитными клапанами, включается тумблер 18. При этом через контакты 13 и 14 на впускные 2 и выпускной 15 клапаны подается напряжение, они срабатывают, при этом впускные клапаны 2 открываются, а выпускной клапан 15 закрывается. При этом питательная емкость 1 сообщается с рабочей камерой 3. Напор "Н" превышает положение поршня-понтона 5 в верхней мертвой точке на величину потерь напора при движении воды через впускные клапаны 2, в рабочей камере 3 в кольцевом канале между гильзой 4 и поршнем-понтоном 5. Вода из питательной емкости через впускные клапаны 2 перетекает в рабочую камеру 3. Поршень-понтон 5 размещен на направляющем стержне 6 и перемещается в направляющей втулке 7. Кронштейн 8 при помощи шарнирной пары соединен с шатуном 9, а последний с кривошипом коленчатого вала 10. При помощи привода приводится в работу вал распределительного устройства с установленным на нем кулачком 12. Рабочий ход поршня-понтона вверх осуществляется под действием силы Архимеда. При этом обладающий плавучестью поршень-понтон, погруженный в воду в цилиндре, перемещается вверх с перемещением вверх уровня воды в цилиндре. Рабочий ход поршня-понтона вниз осуществляется под действием гравитационной силы. При этом в верхнем положении поршня-понтона его полость наполняется перетекаемой из зазора между поршнем и гильзой цилиндра водой. Утяжеленный водой поршень-понтон движется в освобожденном от воды цилиндре (в воздухе) под действие силы тяжести. Таким образом, усилие на поршень-понтон воздействует как при его движении вверх (сила Архимеда), так и при его движении вниз (сила тяжести). Силы эти по абсолютной величине одного порядка и создают постоянный вращающий момент на коленчатом валу. В общем виде сила Архимеда Р A определяется исходя из следующего равенства: Р A =qw, (1) где - плотность жидкости, кг/м 3 ; q - ускорение силы тяжести, м/с 2 ; w - объем рассматриваемого тела, погруженного в жидкость, м 3 ; Различаются три случая: P A
R G =mg,
где m - масса поршня заполненного водой, кг;
g - ускорение свободного падения, м/с 2 . При запуске водяного двигателя в работу рабочая камера 3 заполняется водой. Рабочий ход поршня-понтона вверх (фиг.3) обеспечивается быстрым заполнением полости цилиндра 4 рабочей камеры 3 водой до верхнего уровня поршня 5, в том числе кольцевого зазора между поршнем и гильзой цилиндра. При этом кулачком 12 распределительного вала замкнуты контакты 13, напряжение подается на впускные клапаны 2 двигателя, они открыты, а выпускной клапан 15 закрыт. В результате образования силы Архимеда под ее действием поршень-понтон 5 перемещается вверх, преобразуя за счет шатуна 9 его поступательное движение во вращательное движение коленчатого вала. Поршень-понтон приближается к верхней мертвой точке (ВМТ). Для обеспечения последующего рабочего хода поршня-понтона вниз в конце его рабочего хода вверх (в окрестности ВМТ) происходит заполнение полости поршня-понтона водой из зазора, образованного стенками поршня и гильзой цилиндра. Впускной клапан 2 двигателя находится в открытом состоянии в течение промежутка времени t 2 -t 1 (фиг.5). В момент времени t 2 поршень-понтон приближается к ВМТ (фиг.4), при этом подпружиненные 21 толкатели впускных клапанов перетока 20 поршня 5 прижимаются к упорам 23, и клапаны перетока 20 открываются (время t 2 , фиг.7). Из зазора между поршнем-понтоном и гильзой цилиндра вода через открытый клапан 20 перетекает в полость поршня-понтона за счет перепада уровней в сообщающихся сосудах. При этом обратные клапаны 22, изготовленные из материала с плотностью, несколько большей плотности воды, под действием потока воды через клапаны перемещаются по стержню толкателя. В последующем они предупреждают истечение воды из полости поршня-понтона при нештатных ситуациях, например когда поршень еще находится в ВМТ (клапан 20 открыт), а уровень воды в зазоре или цилиндре находится ниже уровня воды в поршне. В момент времени t 2 (фиг.5) кулачок 12 размыкает контактную группу 13, впускные электромагнитные клапаны 2 обесточиваются и закрываются. Спустя промежуток времени t 3 -t 2 (фиг.7), достаточный для полного перетока воды в полость поршня-понтона (коленчатый вал при этом проворачивается при положении поршня-понтона в окрестности ВМТ за счет момента инерции маховика), последний начинает движение вниз (фиг.4). В момент времени t 3 концы подпружиненных 21 толкателей впускных клапанов перетока 20 поршня 5 "отходят" от упоров 23 и клапаны 20 закрываются (фиг.7). Одновременно с этим (t 3 на фиг.6) кулачком 12 размыкается группа контактов 14, обесточивается и открывается выпускной клапан 15 двигателя (фиг.1). Начинает осуществляться рабочий ход поршня вниз. Вода из полости цилиндра 4 быстро сливается в скважину 17, а из нее - в проницаемый поглощающий интервал 16 с расходом, при котором уровень воды в полости цилиндра перемещается вниз с опережением положения дна поршня-понтона. При этом поршень-понтон 5 движется вниз под действием силы тяжести поршня, заполненного водой, находясь в воздухе. За счет шатуна 9 поступательное движение поршня-понтона преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Поршень приближается к нижней мертвой точке НМТ (фиг. 2), при этом в момент времени t 4 (фиг.4 и 6) кулачком 12 распредвала замыкается контактная группа 14 и закрывается выпускной клапан 15. Впускные клапаны 2 пока так же закрыты. При дальнейшем движении поршня-понтона вниз при его "подходе" к НМТ, для обеспечения последующего рабочего хода поршня-понтона вверх под действием силы Архимеда, происходит освобождение полости поршня-понтона от воды путем истечения ее в полость цилиндра (рабочей камеры). В момент времени t 5 (фиг.8) подпружиненный толкатель выпускного клапана перетока 24 поршня 5 прижимается к упору 27 и клапан перетока 24 открывается (фиг. 2). Из полости поршня-понтона 5 через канал клапана перетока 24 вода вытекает в полость цилиндра. При этом обратный клапан 26, изготовленный из материала с плотностью, несколько меньшей плотности воды, и установленный с возможностью свободного перемещения по стержню толкателя выпускного клапана перетока 24, предупреждает поступление воды в полость поршня в нештатной ситуации, например когда поршень-понтон находится в НМТ и клапан 24 открыт, а уровень жидкости в цилиндре при его повышении находится выше дна поршня. Спустя промежуток времени t 6 -t 5 (фиг.8), достаточный для истечения воды из полости поршня-понтона (при этом коленчатый вал проворачивается на некоторый угол за счет момента инерции маховика), последний начинает движение вверх. При t 6 стержень выпускного клапана перетока поршня "отходит" от упора 27 и клапан 24 закрывается (t 6 , (фиг.8). Одновременно открываются впускные клапаны 2 двигателя в момент t 6 (фиг.5), начинается рабочий ход поршня-понтона вверх, и цикл повторяется. Остановку двигателя производят выключением тумблера 18. При этом обесточиваются клапаны, как следствие впускные клапаны 2 закрываются, а выпускной клапан 15 открывается и двигатель останавливается. Пополнение питательной емкости 1 водой в процессе работы двигателя осуществляется из водоносного горизонта 30. Под действием постоянного гидростатического давления, действующего в этом водоносном горизонте, при понижения уровня в питательной емкости 1 в процессе работы двигателя вода из водоносного горизонта 30 поступает в нее через водяной фильтр 32. Фильтр представляет собой, как правило, сетку, устанавливаемую снаружи перфорированного отверстиями 31 обсадной колонны 29 большего диаметра. При соблюдении условия, когда расход воды при работе двигателя не превышает естественного восполнения, истощения запасов подземных вод в данном водоносном горизонте не происходит, его гидростатическое давление сохраняется, и двигатель может работать бесконечно долго. Возможны и другие варианты питания скважинного двигателя водой, например когда питательная емкость, образованная кольцевым объемом соосных обсадных колонн, имеет сообщение с другими вышерасположенными естественными водоемами - рекой, озером - или искусственными - отстойники, очистные сооружения и др. Возможна реализация многоцилиндрового водяного двигателя, при этом должны быть пробурены несколько буровых скважин. Преимуществом предлагаемого нами технического решения по сравнению с водяным двигателем, принятым в качестве прототипа является более высокая экономичность работы, характеризуемая меньшим удельным расходом воды (расход воды - на выполнение единицы работы). Удельный расход в предлагаемом двигателе меньше за счет того, что при одном расходе воды при совершении работы в одном цикле хода поршня выполняемая им работа увеличивается за счет совершения дополнительной полезной работы при движении поршня вниз. Применение предлагаемого водяного двигателя позволяет расширить номенклатуру средств "малой" энергетики, использующих нетрадиционные, в первую очередь возобновляемые ресурсы - подземные воды в естественных условиях их существования. При этом достигается эффект энергосбережения в сравнении с применением традиционных источников энергии и схем энергоснабжения. Также преимуществом двигателя при его использовании в качестве источника электроэнергии в сравнении с речными мини-ГЭС является возможность эксплуатировать круглогодично в районах с резкоконтинентальным климатом, в частности при низких температурах, при которых реки замерзают, так как используемое в нем рабочее тело - подземная вода - не замерзает. Источники информации
1. Заявка РФ 93018233, F 03 B 17/04, 1993 г. 2. Заявка РФ 98122451, F 03 B 17/02, 1998 г. 3. Патент РФ 2140562, F 03 1/02; F 01 B 29/08, 1997 - прототип.
Малайзийские ученые разработали автомобильный двигатель, извлекающий полезную энергию из воды
По словам разработчиков, предложенная технология предусматривает использование гораздо меньшего объема традиционного бензина или дизельного топлива за счет введения в цикл сгорания кислорода и водорода, получаемых из воды при использовании передовых нанотехнологий.
Как пояснил изобретатель Халим Мохаммад Али, в двигателе "молекулы воды расщепляются на составляющие - кислород и водород - под высоким давлением с применением современных нанотехнологий, а затем полученные таким образом газы поступают в камеру сгорания. Таким образом, расходуется гораздо меньше традиционного топлива, что весьма актуально в условиях продолжающегося роста цен на бензин".
По его словам, запатентованное изобретение уже привлекло внимание представителей ряда иностранных автомобильных компаний, однако он намерен внедрить новинку в первую очередь на территории Малайзии.
Малайзийские ученые разработали принципиально новый автомобильный двигатель, извлекающий полезную энергию из воды. Предложенная технология предусматривает использование гораздо меньшего объема традиционного бензина или дизельного топлива за счет введения в цикл сгорания кислорода и водорода, получаемых из воды при использовании передовых нанотехнологий, сообщает РИА Новости.
"Молекулы воды расщепляются на составляющие - кислород и водород под высоким давлением с применением современных нанотехнологий, а затем полученные таким образом газы поступают в камеру сгорания. Таким образом, расходуется гораздо меньше традиционного топлива, что весьма актуально в условиях продолжающегося роста цен на бензин", - поведал миру о новшестве изобретатель Халим Мохаммад Али (Halim Mohammad Ali).
"Наш исследовательский центр, расположенный в административном центре Пураджайе, периодически получает соответствующие предложения от западных концернов, при этом крупнейшая сумма потенциальной сделки составила бы $26 миллионов. Несмотря на это, мы не планируем продавать лицензию на Запад и прорабатываем вопрос о внедрении новейшей технологии в малайзийскую автомобильную промышленность", - отметил гордый новатор с дипломом физического факультета Бирмингемского университета в Великобритании.
Процесс изучения взаимодействия кислорода и водорода с традиционным топливом, а также поиск путей оптимизации расхода бензина занял у ученого около четырех лет. На исследования, проводившиеся исключительно в Малайзии без привлечения иностранных специалистов, им было затрачено около $3 миллионов.
Часть средств поступила малайзийцу в виде грантов от различных институтов в США и Великобритании.
"За эти годы мы провели успешные испытания опытных образцов двигателя более, чем на двухстах автомобилях местного производства, в том числе и на одной из машин, принадлежащей премьер-министру Малайзии Абдулле Ахмаду Бадави", - объявил эксперт.
Россия
Нефтяные шейхи в шоке - русское авто ездит на воде! В одном из своих пророчеств Тамара Глоба говорила, что в ближайшие годы будет открыт новый вид энергии. Указывалось и конкретное место этого открытия: Пермь. Прочитав интервью с известной предсказательницей, пермский изобретатель Александр Бакаев благосклонно усмехнулся: "Еще бы она не права!..." Вот уже несколько лет он проводит испытания двигателя, работающего на воде.
Существует видеозапись: под конвоем военных и милиции Бакаев подходит к Мертвому морю отечественной канализации, черпает полстакана теплой мути и заливает ее в нутро "приставки". Так именуется некое приспособление, которое затем подсоединяется к двигателю. И вот уже капот вздрагивает, и подкованный уральский Левша широким жестом приглашает нас в салон "гаишного" "жигуленка". "А на моче даже лучше," - утверждает бакаевский помощник.
Это не бред и не ирония. Бред и ирония в том, что "приставки" Бакаева до сих пор не востребованы. Что сам изобретатель не умотал на Запад или, скажем, в Японию. Кстати, предложения подобного рода были. Он их враг. Не хочет, чтобы рожденное в России, дав кругаля, закупалось бы той же Россией втридорога. Но, с другой стороны, двигатель на воде - сенсация! бдение многих умов! Мечта экологов - нужен ли он человечеству? Александр Георгиевич сомневается. Внутренне он, конечно, убежден в правоте своего дела. А на поверку? Ученые - схоласты пожимают плечами: "Приставки?! Суффиксы?! Быть такого не может!"
А бессонница нефтяных магнатов? А массовая безработица за ненадобностью бензина? Вот и получается, что против Бакаева весь мир - от Саудовской Аравии до Тюмени.
Однако расшевеливший мутную воду изобретатель - самопалом - уже пустил по России сотню-другую "приставок". Автомобилисты довольны. Правда, изобретение Бакаева имеет одну особенность - его владельцем никогда не сможет стать человек безнравственный. По какой шкале определяет Александр Георгиевич уровень добропорядочности - великий секрет. А теперь прикиньте: много ли в России осталось нравственных людей?
У "приставок" есть еще некоторое свойство. Если кто, паче чаяния, пожелает их вскрыть, разобраться в устройстве, "приставки" самоуничтожаются. Бакаев уже столкнулся с интеллектуальным рэкетом, когда по простоте душевной доверил заветную формулу высокоумному проходимцу. Тот на формуле, как на ракете, сиганул в США. Но - "суха теория, мой друг"...
В цыбуле этой, - показывает луковицу "приставки" Александр Георгиевич, - происходит нечто, напоминающее термоядерный синтез. Я держу два маленьких магнита, извлеченных из сердцевины "цыбули". Особые магниты: не разорвать, как ни старайся. Не на таких ли сплавах основаны и другие изобретения Бакаева? Недавно Александр Георгиевич показал мне схему летающей тарелки. И захлопнул тетрадочку. Тайна.
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2099548
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РАБОТАЮЩИЙ НА ВОДЕ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ
Имя заявителя: Кащеев Владимир Сергеевич
Имя изобретателя: Кащеев Владимир Сергеевич
Имя патентообладателя: Кащеев Владимир Сергеевич
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1994.11.29
Технология реконструкции серийного воздушного поршневого компрессора в двигатель нового принципа действия, работающего на воде.
Использование: в двигателях внутреннего сгорания.
Сущность изобретения: ДВС (двигатель внутреннего сгорания) по первому варианту выполнения включает образующие камеру сгорания (4), цилиндр (1) с головкой (3) и поршень (2), подпоршневая полость (5) которого сообщена с атмосферой. В головке (3) цилиндра размещены: впускной клапан (6), сообщающий камеру сгорания (4) с атмосферой при движении поршня (2) к НМТ и обратные клапаны (7), обеспечивающие выпуск в атмосферу продуктов из камеры сгорания. Камера сгорания (4) выполнена с предкамерами (8), в каждой из которых установлен клапан (9) подачи гремучего газа и свеча зажигания (10). Предпочтительно предкамеры выполнены в боковой стенке цилиндра над поршнем при его нахождении в НМТ.
Способ работы двигателя включает сообщение камеры сгорания с атмосферой при движении поршня к НМТ, а также герметизацию камеры сгорания, подачу и воспламенение топливной смеси, производимые при приближении поршня к НМТ. В качестве топливной смеси используют гремучий газ. ДВС по второму варианту выполнения включает камеру сгорания (4), образованную цилиндром (1) с головкой (3) и поршнем (2), подпоршневая полость (5) которого сообщена с атмосферой. В головке (3) размещены клапан (9) подачи топливной смеси и свеча зажигания (10). В боковой стенке цилиндра (1) над поршнем при его расположении в НМТ установлены обратные клапаны (7), обеспечивающие выпуск продуктов из камеры сгорания (4) в атмосферу. Способ работы такого двигателя включает подачу в камеру сгорания топливной смеси и воспламенение ее - при приближении поршня к ВМТ, и выпуск через обратные клапаны продуктов из камеры сгорания - при приближении поршня к НМТ. Двигатели работают по двухтактному циклу, причем в двигателе по первому варианту рабочим является ход поршня к ВМТ, в двигателе по второму варианту рабочими являются оба хода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретения касаются двигателей внутреннего сгорания, используемых в различных отраслях промышленности и представляющих собой наиболее массовый тип силовых установок.
Известен двигатель внутреннего сгорания, включающий образующие камеру сгорания цилиндр с головкой и поршень и размещенный в головке цилиндра впускной клапан, сообщающий камеру сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней (Двигатель внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. М. Машиностроение, 1990, с. 5, рис. 1, рис. 4, с. 16-18).
Известно размещение в головке цилиндра двигателя клапана подачи топливной смеси и свечи зажигания (там же, с. 146-148, рис. 111). Подпоршневая полость в известных двигателях обычно находится под атмосферным давлением (там же, с. 66).
Способ работы известного двигателя включает следующие процессы (там же, с. 16-18, рис. 4):
впуск, при котором поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, а камера сгорания сообщена с атмосферой;
сжатие, при котором поршень движется от нижней мертвой точки к верхней, а камера сгорания герметизирована; при приближении поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания впрыскивают топливо и воспламеняют его;
сгорание и расширение (рабочий ход), при котором поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, а камера сгорания герметизирована;
выпуск, при котором поршень движется от нижней мертвой точки к верхней, а камера сгорания сообщена с атмосферой.
В известных поршневых двигателях внутреннего сгорания газы, образующиеся при сгорании топлива, давят на поршень, перемещая его в цилиндре; поступательное перемещение поршня кривошипно-шатунным механизмом преобразуется во вращение коленчатого вала.
Известно, что отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания являются одним из основных факторов загрязнения окружающей среды и включают оксиды углерода, азота, углеводороды, альдегиды, свинец и др. (см. там же, с. 34-36).
Настоящие изобретения направлены на создание экологически безопасного двигателя внутреннего сгорания.
Согласно первому варианту выполнения двигатель внутреннего сгорания включает камеру сгорания, образованную цилиндром с головкой и поршнем, подпоршневая полость находится под атмосферным давлением, размещенный в головке цилиндра впускной клапан, сообщающий камеру сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней, клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания и отличается тем, что в головке цилиндра установлен, по крайней мере, один обратный клапан, обеспечивающий выпуск в атмосферу продуктов из камеры сгорания, а камера сгорания выполнена, по крайней мере, с одной предкамерой, в которой установлен клапан подачи топливной смеси и свеча зажигания.
Такое выполнение обеспечивает выхлоп через обратный клапан продуктов из камеры сгорания, резкое снижение давления с образованием разности давлений, действующих на поршень.
Отличие первого варианта выполнения двигателя состоит также в том, что предкамера выполнена в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Такое выполнение позволяет ориентировать фронт пламени в направлении выхлопа продуктов из камеры сгорания и получить большее разряжение.
Изобретение, относящееся к способу работы двигателя внутреннего сгорания, при котором при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней камеру сгорания сообщают с атмосферой, герметизируют камеру сгорания, подают топливную смесь и воспламеняют ее, отличается тем, что герметизацию камеры сгорания, подачу топливной смеси и воспламенение ее осуществляют при приближении поршня к нижней мертвой точке.
При таком выполнении операций обеспечивается двухтактная работа двигателя с рабочим ходом при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней.
Отличие предлагаемого способа состоит также в том, что в качестве топливной смеси предлагается использовать гремучий газ, например, получаемый электролизом воды.
Единственным соединением, образующимся в результате сгорания такой топливной смеси, является вода, а отработавшие газы представляют собой увлажненный воздух.
Второй вариант выполнения двигателя внутреннего сгорания, включающего камеру сгорания, образованную цилиндром с головкой и поршнем, подпоршневая полость которого находится под атмосферным давлением, и размещенные в головке цилиндра клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания отличается тем, что в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке установлен, по крайней мере, один обратный клапан, обеспечивающий выпуск продуктов из камеры сгорания.
Такое выполнение позволяет использовать энергию, выделяющуюся при сгорании топливной смеси, для перемещения поршня с выпуском отработавших газов при приближении поршня к нижней мертвой точке; при этом происходит резкое снижение давления в камере сгорания и ее герметизация с образованием разности давлений, действующих на поршень.
Изобретение, касающееся способа работы второго варианта выполнения двигателя состоит в том, что при приближении поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания подают топливную смесь и воспламеняют ее, а также производят выпуск продуктов из камеры сгорания и отличается тем, что выпуск продуктов из камеры сгорания осуществляется через обратный клапан при приближении поршня к нижней мертвой точке.
При таком выполнении операций оба хода поршня в цикле являются рабочими: к нижней мертвой точке под давлением газов, действующих на поршень со стороны камеры сгорания; к верхней мертвой точке под атмосферным давлением, действующим на поршень со стороны подпоршневой полости.
На фиг. 1 приведен первый вариант выполнения двигателя в разрезе; на фиг. 2 второй вариант выполнения двигателя внутреннего сгорания в разрезе.
Первый вариант выполнения двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) включает цилиндр 1, в котором размещен поршень 2, связанный, например, кривошипно-шатунным механизмом с коленчатым валом двигателя (на фиг. 1 не показаны). Цилиндр 1 снабжен головкой 3, образующей совместно со стенками цилиндра 1 и днищем поршня 2 камеру сгорания 4. Подпоршневая полость 5 сообщена с атмосферой. В головке 3 цилиндра установлены:
впускной клапан 6, сообщающий камеру сгорания 4 с атмосферой при движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней и приводимый, например, от распределительного вала двигателя (на фиг. не показан);
обратные клапаны 7, обеспечивающие выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания 4 и герметизирующие камеру после осуществления выхлопа.
Камера сгорания 4 выполнена по крайней мере с одной предкамерой 8, в которой установлен приводимый, например, от распределительного вала клапан 9 подачи топливной смеси и свеча зажигания 10. Предпочтительно предкамеру 8 (или предкамеры) выполнить в боковой стенке цилиндра 1 над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Двигатель по первому варианту выполнения работает следующим образом.
При движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней впускной клапан 6 открыт и камера сгорания 4 сообщена с атмосферой. Давление, действующее на обе стороны поршня 2, одинаково и равно атмосферному.
При приближении поршня 2 к нижней мертвой точке герметизируют камеру сгорания 4, закрывая впускной клапан 6; через клапаны 9 в предкамеры 8 подают топливную смесь и воспламеняют ее. В качестве топливной смеси используют стехиометрическую смесь водорода с кислородом, так называемый гремучий газ.
При сгорании топливной смеси резко повышается давление в камере сгорания 4; этим давлением открываются установленные в головке 3 цилиндра обратные клапаны 7 и происходит выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания. Давление в камере сгорания 4 резко понижается и обратные клапаны 7 закрываются, герметизируя камеру сгорания 4.
Поршень 2 атмосферным давлением, действующим со стороны подпоршневой полости 5, перемещается от нижней мертвой точки к верхней, совершая рабочий ход.
По достижении поршнем 2 верхней мертвой точки открывается впускной клапан 6 и цикл повторяется.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания по первому варианту выполнения состоит в:
сообщении камеры сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней;
герметизации камеры сгорания, подаче топливной смеси и воспламенении ее при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Ход поршня от нижней мертвой точки к верхней является рабочим ходом и осуществляется под действием атмосферного давления со стороны подпоршневой полости 5.
Второй вариант выполнения двигателя (фиг. 2, одинаковые элементы двигателя обозначены теми же позициями) включает цилиндр 1 с поршнем 2, образующие совместно с головкой 3 цилиндра камеру сгорания 4. Подпоршневая полость 5 сообщена с атмосферой. В головке 3 цилиндра размещены клапан 9 подачи топливной смеси и свеча зажигания 10.
В боковой стенке цилиндра 1 выше поршня, когда он находится в нижней мертвой точке, установлен, по крайней мере, один обратный клапан 7, обеспечивающий выхлоп из камеры сгорания 4 продуктов при приближении поршня к нижней мертвой точке.
РАБОТАЕТ ПРЕДЛАГАЕМЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
При приближении поршня 2 к верхней мертвой точке в камеру сгорания 4 через клапан 9, приводимый, например, от распределительного вала, подают топливную смесь гремучий газ, и воспламеняют его. Давление в камере сгорания резко возрастает и, воздействуя на поршень 2, перемещает его к нижней мертвой точке. При приближении поршня к нижней мертвой точке в зону повышенного давления попадает обратный клапан 7, через который происходит выхлоп продуктов из камеры сгорания с резким понижением давления в ней ниже атмосферного. Продукты сгорания топливной смеси, представляющие собой водяной пар и остающиеся в камере сгорания, конденсируются, понижая абсолютную величину давления в камере сгорания и поршень под давлением, действующим со стороны подпоршневой полости 5, перемещается от нижней мертвой точки к верхней. Затем цикл повторяется.
Способ работы двигателя по второму варианту выполнения состоит в:
подаче топливной смеси в камеру сгорания и воспламенении смеси при приближении поршня к верхней мертвой точке;
выпуске продуктов из камеры сгорания через обратный клапан при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Таким образом, двигатель по второму варианту выполнения работает по двухтактному циклу, причем оба такта являются рабочими:
при движении поршня к нижней мертвой точке за счет использования энергии, получаемой от сжигания топливной смеси;
при движении поршня к верхней мертвой точке за счет использования атмосферного давления.
Если в известных двигателях внутреннего сгорания энергия, получаемая при сжигании топлива, должна обеспечить приложение к поршню со стороны камеры сгорания сил, достаточных для преодоления инерции поступательно и вращательно движущихся частей, трения и полезного сопротивления потребителя энергии, то в предлагаемом двигателе по первому варианту выполнения энергия топлива расходуется на эвакуацию продуктов из камеры сгорания; перемещение поршня при рабочем ходе и работа против основных сил сопротивления выполняется атмосферным давлением, действующим со стороны подпоршневой полости.
Понятно, что энергозатраты при этом будут несопоставимо ниже энергозатрат в известных двигателях внутреннего сгорания.
В двигателе по второму варианту выполнения преследуется цель добиться цикла, в котором первый такт осуществлялся бы как рабочий ход в двигателе традиционной конструкции, а второй с использованием атмосферного давления, в соответствии с основной идеей двигателя по первому варианту выполнения.
Выбрасываемые из камеры сгорания продукты представляют собой:
в двигателе по первому варианту выполнения увлажненный воздух;
в двигателе по второму варианту выполнения воду и ее пары.
Относительно низкая теплопроизводительность водородного топлива позволяет снять весьма высокие требования к материалам деталей двигателя, упростить конструкции основных деталей поршневой группы, механизма газораспределения, системы охлаждения и т.д.
Понятно, что получение топливной смеси для силовой установки транспортного средства с предлагаемым двигателем внутреннего сгорания может осуществляться электролизом воды в электролизере, установленном на этом транспортном средстве.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатель внутреннего сгорания, включающий образующие камеру сгорания цилиндр с головкой и поршень, подпоршневая полость которого находится под атмосферным давлением, размещенный в головке цилиндра впускной клапан, сообщающий камеру сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней, клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания, отличающийся тем, что в головке цилиндра установлен по крайней мере один обратный клапан, обеспечивающий выпуск в атмосферу продуктов из камеры сгорания, а камера сгорания выполнена по крайней мере с одной предкамерой, в которой установлен клапан подачи топливной смеси и свеча зажигания.
Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что предкамера выполнена в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания, при котором при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней камеру сгорания сообщают с атмосферой, герметизируют камеру сгорания, подают топливную смесь и воспламеняют ее, отличающийся тем, что герметизацию камеры сгорания, подачу топливной смеси и ее воспламенение осуществляют при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве топливной смеси используют гремучий газ.
Двигатель внутреннего сгорания, включающий камеру сгорания, образованную цилиндром с головкой и поршнем, подпоршневая полость которого находится под атмосферным давлением, размещенные в головке цилиндра клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания, отличающийся тем, что в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке установлен по крайней мере один обратный клапан, обеспечивающий выпуск продуктов из камеры сгорания.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания, при котором при приближении поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания подают топливную смесь и воспламеняют ее, а также производят выпуск продуктов из камеры сгорания, отличающийся тем, что выпуск продуктов из камеры сгорания осуществляют через обратный клапан при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Япония
Создан двигатель, работающий на воде! Не просто работающий, а вполне доступный уже в ближайшей перспективе для массового потребителя. Только бы «веселая парочка» (производители автомобилей - добытчики нефти) не "зарезала" на корню данную уже полностью готовую разработку! Впрочем, ситуация уже созрела, - что-то в этом духе должно было произойти. Я об этом говорил и в выпусках рассылки и в книгах. Поэтому, скорее всего, мы в этот раз все-таки станем свидетелями и полноправными участниками начала водной революции во всех сферах нашей жизни.
Итак,в чем же отличие нового двигателя от недееспособных по большому счету в нынешней реализации водородных двигателей?
Никакой платины в зверском количестве, как раньше, никаких водородных баков высокого давления и сложных трансформирующих устройств. Никаких специальных водородных заправок, огромных заводов по производству чистого водорода, специальных средств доставки. Годиться любая вода, даже морская! Несколько бутылок воды в салоне автомобиля не только утолят нашу жажду, но и обеспечат поездку в несколько сотен километров. Фантастика? – Ничего подобного, - уже реальность.
На пресс конференциии 12 июня 2008 года в Осаке (Япония) компания Genepax Co Ltd представила технологию двигателя, использующего в качестве топлива простую воду. Новые топливные элементы, разработанные компанией, названы "Water Energy System (WES).
WES может генерировать электрическую энергию из воды и воздуха в качестве топлива, с использованием воздушных электродов.
Агентство Reuters сообщило, что всего одного литра достаточно, чтобы ехать на нем в течение часа со скоростью 80 километров в час. Как утверждает разработчик, машина может использовать любую воду – дождевую, речную и даже морскую.
Согласно информации Nikkei, главной особенностью системы Genepax является то, что она использует сборку мембранных электродов (MEA), состоящую из специального материала, способного при помощи химической реакции полностью расщепить воду на водород и кислород.
Как поведал миру Хирасава Кийоши (Hirasawa Kiyoshi), президент компании, этот процесс похож на процесс производства водорода при реакции металогидрида и воды, но, по сравнению с существующим методом, МЕА позволяет получать водород из воды в течение длительного времени. Кроме того, MEA не требует специального катализатора, а редкие металлы, в частности платина, необходимы в том же количестве, что и в обычных фильтрующих системах бензиновых автомобилей. В системах предыдущего поколения требовалось огромное количество редких металлов, что являлось одним из основных препонов для начала массового производства двигателей, работающих на водороде.
Новой системе совсем не нужны водородный преобразователь и бак для накопления водорода под большим давлением, - весьма проблемные составляющие, входившие в необходимый набор водородного двигателя предыдущего поколения.
Помимо полного отсутствия вредных выбросов, силовая установка Genepax, по словам разработчика, является более долговечной, так как катализатор не портится от загрязняющих веществ.
"Автомобиль будет продолжать ехать до тех пор, пока у вас есть бутылка с водой, чтобы заправлять его время от времени", - сказал генеральный директор Genepax Киеси Хирасава."Для пополнения энергией батарей не требуется создавать инфраструктуру, в частности, станции подзарядки, как для большинства современных электромобилей". Решаются буквально все основные проблемы электромобилей и автомобилей на водородных двигателях.
На конференции Genepax демонстрировало топливную батарею с выходной мощностью 120 Ватт и топливную систему с выходом в 300 Ватт. Во время демонстрации 120 Ваттный топливный элемент был запущен в работу водяным насосом от сухой батареи. После того, как энергия начинает производиться топливным элементом, система переходит в пассивный режим с выключенным водяным насосом.
В настоящий момент топливная батарея выдает на выходе напряжение в 25-30 В. Всего в батарее около 40 топливных элементов по 0.5-0.7 В в каждом. Энергетическая плотность не менее чем 30мВт/см2. Площадка, на которой в каждом элементе происходит реакция составляет 10X10 см.
Genepax изначально планировало развивать 500 ваттные системы, но испытало трудности в обеспечении материаламы для МЕА, что привело к фокусированию на производстве прежде всего 300 ваттных систем.
В будущем, компания планирует производить 1 киловатные системы для использования в домах и электрокарах. Вместо того, чтобы использовать чисто электрические машины, компания предлагает использовать МЕА, как генераторы для зарядки второй батареи во время езды.
Хотя в настоящий момент стоимость производства одного двигателя находится в пределах 18 522 долларов, при массовом производстве цена может быть уменьшена в несколько раз вплоть до 4000 долларов. При таком уровне цен МЕА смогут, по меньшей мере, конкурировать с домашними системами на солнечных батареях.
Добавьте к такому двигателю другое революционное открытие, случившееся несколькими месяцами раньше. Новый тип аккумуляции энергии с использованием углеродных нанотрубок в подложке, разработанный Стэнфордовским университетом. . Как минимум, в 10 раз увеличиваются емкостные, зарядные характеристики, срок жизни, и почти во столько же раз уменьшается вес самого устройства. Статья об этом появилась в декабрьском выпуске Nature Nanotechnology 2007 года. Пока аккумуляторами такого рода собираются оснащать телефоны и ноутбуки, однако уже к концу 2008 года! Лиха беда начало. – Пока ноутбуки и телефоны, вскоре – все остальное, в том числе и автомобильные аккумуляторы. Соедините начало выпуска рассылки с концом – получите энергетическую революцию. Выработка энергии из самого доступного вещества на планете плюс возможность сохранять энергию длительное время, в больших количествах в устройствах небольшого веса и объема. Да наложить все это на отработанный, надежный метод преобразования энергии торможения и, вообще, механической энергии в электрическую, реализованный в Toyota Priuse и Toyota Camry нового поколения. Вот вам и идеальный автомобиль будущего, причем, если не будут воздвигнуты искуственные серьёзные препоны для продвижения в массы всего этого, - ближайшего.
Многие владельцы машин ищут способы экономии топлива. Кардинально решить этот вопрос позволит водородный генератор для автомобиля. Отзывы тех, кто установил себе это устройство, позволяют говорить о существенном снижении затрат при эксплуатации транспорта. Так что тема достаточно интересная. Ниже пойдёт речь о том, как сделать водородный генератор собственными силами.
ДВС на водородном топливе
На протяжении нескольких десятилетий идут поиски возможности приспособить двигатели внутреннего сгорания для полной или гибридной работы на водородном топливе. В Великобритании ещё в 1841 году был запатентован двигатель, работающий на воздушно-водородной смеси. Концерн «Цеппелин» в начале ХХ века в качестве движущей установки своих знаменитых дирижаблей использовал двигатели внутреннего сгорания, работающие на водороде.
Развитию водородной энергетики способствовал и мировой энергетический кризис, разразившийся в 70 годах прошлого века. Однако с его окончанием водородные генераторы быстро были забыты. И это несмотря на массу преимуществ по сравнению с обычным топливом:
- идеальная воспламеняемость топливной смеси на основе воздуха и водорода, что даёт возможность лёгкого пуска двигателя при любой температуре окружающей среды;
- большое выделение тепла при сгорании газа;
- абсолютная экологическая безопасность - отработавшие газы превращаются в воду;
- выше в 4 раза скорость сгорания по сравнению с бензиновой смесью;
- способность смеси работать без детонации при высокой степени сжатия.
Основной технической причиной, являющейся непреодолимой преградой в использовании водорода в качестве топлива автомобилей стала невозможность уместить достаточное количество газа на транспортном средстве. Размер топливного бака для водорода будет сравним с параметрами самого автомобиля. Большая взрывоопасность газа должна исключать возможность малейшей утечки. В жидком виде необходима криогенная установка. Этот способ также мало осуществим на автомобиле.
Газ Брауна
Сегодня водородные генераторы у автолюбителей приобретают популярность. Однако это не совсем то, о чем шла речь выше. Путём электролиза вода превращается в так называемый газ Брауна, который и добавляют к топливной смеси. Основная задача, которую решает этот газ, - полное сгорание топлива. Это и служит увеличением мощности и снижением расхода топлива на приличный процент. Некоторым механикам удалось добиться экономии на 40 %.
Решающее значение в количественном выходе газа имеет площадь поверхности электродов. Под действием электрического тока молекула воды начинает разлагаться на два атома водорода и один кислорода. Такая газовая смесь при сгорании выделяет почти в 4 раза больше энергии, чем при сгорании молекулярного водорода. Поэтому использование этого газа в двигателях внутреннего сгорания приводит к более эффективному сгоранию топливной смеси, уменьшает количество вредных выбросов в атмосферу, увеличивает мощность и уменьшает величину затраченного топлива.
Универсальная схема водородного генератора
Тем, у кого нет способностей к конструированию, водородный генератор для автомобиля можно купить у народных умельцев, поставивших на поток сборку и установку таких систем. Сегодня есть множество таких предложений. Стоимость агрегата и установки составляет порядка 40 тысяч рублей.
Но можно собрать такую систему и самостоятельно - сложного в ней нет ничего. Состоит она из нескольких простых элементов, соединённых в одно целое:
- Установки для электролиза воды.
- Накопительного резервуара.
- Улавливателя влаги из газа.
- Электронного блока управления (модулятора тока).
Ниже приведена схема, по которой можно легко собрать водородный генератор своими руками. Чертежи главной установки, производящей газ Брауна, достаточно просты и понятны.
Схема не представляет какой-либо инженерной сложности, повторить её может каждый, кто умеет работать с инструментом. Для автомобилей с инжекторной системой подачи топлива необходимо еще установить контроллер, регулирующий уровень подачи газа в топливную смесь и связанный с бортовым компьютером автомобиля.
Реактор
От площади электродов и их материала зависит количество получаемого объёма газа Брауна. Если в качестве электродов брать медные или железные пластины, то реактор не сможет работать продолжительное время по причине быстрого разрушения пластин.
Идеальным выглядит применение титановых листов. Однако их использование повышает затраты на сборку агрегата в несколько раз. Оптимальным считается применение пластин из высоколегированной нержавеющей стали. Металл этот доступен, его не составит труда приобрести. Также можно использовать отработавший своё бак от стиральной машины. Сложность составит только вырезание пластин нужного размера.
Типы установок
На сегодняшний день водородный генератор для автомобиля может быть укомплектован тремя различными по типу, характеру работы и производительности электролизёрами:
Первый тип конструкции вполне достаточен для множества карбюраторных двигателей. Отсутствует необходимость в установке сложной электронной схемы регулятора производительности газа, да и сама сборка такого электролизёра не представляет сложности.
Для более мощных автомобилей предпочтительна сборка второго типа реактора. А для двигателей, работающих на дизельном топливе, и большегрузных машин используют третий тип реактора.
Необходимая производительность
Для того чтобы можно было действительно экономить топливо, водородный генератор для автомобиля должен ежеминутно вырабатывать газ из расчёта 1 литр на 1000 рабочего объёма двигателя. Исходя из этих требований подбирается количество пластин для реактора.
Для увеличения поверхности электродов необходимо провести обработку поверхности наждачной бумагой в перпендикулярном направлении. Такая обработка крайне важна - она увеличит рабочую площадь и позволит избежать «прилипания» пузырьков газа к поверхности.
Последнее приводит к изоляции электрода от жидкости и препятствует нормальному электролизу. Не стоит также забывать, что для нормальной работы электролизёра вода должна быть щелочной. Катализатором может служить обычная сода.
Регулятор тока
Водородный генератор на авто в процессе работы увеличивает свою производительность. Это связано с выделением тепла при реакции электролиза. Рабочая жидкость реактора испытывает нагрев, и процесс протекает гораздо интенсивнее. Для контроля над течением реакции используют регулятор тока.
Если не понижать его, может произойти просто закипание воды, и реактор перестанет выдавать газ Брауна. Специальный контролер, регулирующий работу реактора, позволяет изменять производительность с увеличением оборотов.
Карбюраторные модели оборудуют контроллером с обычным переключателем двух режимов работы: "Трасса" и "Город".
Безопасность установки
Многие умельцы размещают пластины в пластиковых ёмкостях. Не стоит экономить на этом. Нужен бак из нержавеющего металла. Если его нет, можно использовать конструкцию с пластинами открытого типа. В последнем случае необходимо применять качественный изолятор тока и воды для надёжной работы реактора.
Известно, что температура горения водорода составляет 2800. Это самый взрывоопасный газ в природе. Газ Брауна - не что иное, как «гремучая» смесь водорода. Поэтому водородные генераторы на автомобильном транспорте требуют качественной сборки всех узлов системы и наличия датчиков для слежения за течением процесса.
Датчик температуры рабочей жидкости, давления и амперметр не будут лишними в конструкции установки. Особое внимание стоит уделить гидрозатвору на выходе из реактора. Он жизненно необходим. Если произойдёт воспламенение смеси, такой клапан предотвратит распространение пламени в реактор.
Водородный генератор для отопления жилых и производственных помещений, работающий на тех же принципах, отличается в несколько раз большей производительностью реактора. В таких установках отсутствие гидрозатвора представляет смертельную опасность. Водородные генераторы на автомобилях в целях обеспечения безопасной и надёжной работы системы также рекомендуется оборудовать таким обратным клапаном.
Пока без обычного топлива не обойтись
В мире есть несколько экспериментальных моделей, которые полностью работают на газе Брауна. Однако технические решения пока ещё не достигли своего совершенства. Простым жителям планеты такие системы недоступны. Поэтому пока автолюбителям остаётся довольствоваться «кустарными» разработками, которые дают возможность сократить затраты на топливо.
Немного о доверчивости и наивности
Некоторые предприимчивые дельцы предлагают на продажу водородный генератор на авто. Рассказывают про обработку лазером поверхности электродов или про уникальные секретные сплавы, из которых они сделаны, специальные катализаторы воды, разработанные в научных лабораториях мира.
Всё зависит от способности мысли таких предпринимателей к полёту научной фантазии. Доверчивость может сделать вас за ваши же средства (иногда даже не малые) владельцем установки, у которой через два месяца эксплуатации разрушатся контактные пластины.
Если уж вы решили таким способом экономить, то лучше собирать установку самостоятельно. По крайней мере, не на кого потом будет пенять.
Умельцев собирать всевозможные механизмы из подручных средств в нашей стране всегда хватало. Подтверждением этих слов выступают советские журналы большим тиражом (не будем вспоминать названия), передачи наподобие «Очумелые ручки», книги «Сделай сам», и многочисленные видео в интернете. В этой статье разберем двигатель на воде.
Определения
Все устройства, которые созданы для превращения энергии в механическую работу, называются двигателями.
Двигатель на воде - определение размытое. Под ним можно подразумевать:
- винтовые двигатели лодочных типов (может использовать двигатель внутреннего сгорания на воде, паровой и другие);
- двигатели на реактивной тяге (гидроциклы, БТР и опять-таки подлодки);
- генератор, превращающий энергию воды в механическую работу (двигатель, который работает на воде);
- паровой двигатель (двигатель, работающий на воде, из-за простоты строения рассмотрен в деталях не будет).
Паровой двигатель устроен подобным образом: в котел заправляется горючее, в цилиндре закипает вода, увесистый поршень сверху под давлением поднимается до тех пор, пока не откроется клапан цилиндра. За счет поршня приходит в движение механизм.
О винтовых двигателях
В водном транспорте преимущественно используется следующий принцип: к двигателю (паровому, электрическому, дизельному, бензиновому и, с меньшей вероятностью, газовому) присоединяют винт определенных параметров.
О двигателях на реактивной тяге
По устройству - воду пропускают через себя за счет винтов (у ракет немного другой принцип). Особенность заключается в направленной струе, за счет которой объект приходит в движение. Для наглядного представления стоит вспомнить принцип работы водяного насоса. Преимуществами подобной системы является эффективность работы при высоких оборотах и относительная бесшумность.
О водных генераторах
Если встанет вопрос «как сделать двигатель на воде?», то за счет вращения винта можно привести в движение ротор. Он, в свою очередь, вызывает в катушках проводника магнитную индукцию. Она вызывает переменный ток. Ток или напрямую приводит в движение объект, или накапливает заряд в батарее. С батареи уже идет распределение на нужды.
Принцип сборки
Разберем примерную структуру цепи, использующей электрогенератор, и прицепим к нему двигатель на реактивной тяге. Это наглядно покажет, как работает определенный элемент. Цепь будет состоять из следующих компонентов: вращающиеся лопасти для генератора переменного тока, преобразователя переменного тока в постоянный, аккумулятора, совместимого электродвигателя, системы реактивной тяги.
Для обеспечения работоспособности генератора необходимо хотя бы примерно представлять скорость вращения ротора. Отталкиваясь от скорости вращения, получаем представление о мощности, которую должен вырабатывать генератор.
Электрический асинхронный генератор переменного тока состоит из статора (неподвижной части) и ротора (вращающейся). Статор состоит из блока наложенных друг на друга листов металла диэлектрика (не проводящих ток) с вырезанными сквозными пазами, и магнитных катушек, вставляющихся в них. Катушки не должны соприкасаться с блоком. Для этого используются специальные прокладки внутри, и стрелки снаружи из изолирующего материала. За пределы пазов они выступать не должны. Также изолируются катушки друг от друга. Форма и элементы ротора могут отличаться друг от друга.
Возьмем за основу двигатели на воде своими руками с расчетом на три фазы, так как данный вид наиболее распространен. Это значит, что будет использовано три катушки одинаковых размеров. В домашних условиях при напряжении в 220 вольт постоянного тока в 19 ампер, потребуется провод с сечением 1,5 миллиметра. Работать будет при условии потребления не выше 4,1 киловатта. Стоит также учесть частоту вращения. Количество вращений в секунду измеряется в герцах. В России принята чистота 50 Герц в секунду для электроники. Провода на выходе соединяются «треугольником» или «звездой».
О физике
Ватт представляет произведение ампер на вольт. Киловатт - это 1000 ватт. Вольт равен произведению Ампер (сила тока) на Ом (сопротивление). Добавляя витки, вы увеличите мощность генератора, но и необходимую требуемую работу при вращении ротора. В данном случае рекомендуется отталкиваться от требований аккумулятора на потребление, а не на отдачу.
Разумеется, возможно сделать расчеты будущего изделия, но в целях безопасности рекомендуется поэкспериментировать с малой мощностью ручного генератора, так как без опыта с первого раза собрать полностью рабочую модель не получится. Причиной этого могут служить мелкие недочеты, неподходящие материалы и прочее, а следствием нарушения техники безопасности - чья-то жизнь. Используйте для начала аккумулятор на 12 вольт и проволоку меньшего диаметра. В качестве ротора - простой ферромагнитный сердечник (железный цилиндр подойдет). Для начала можно сделать авто двигатель на воде для какой-нибудь машинки.
С генератора переменного тока потребуется сделать цепь из трансформатора (высокого напряжения в низкое), 4 диода прямоугольником (одностороннее движение), конденсатор (для бесперебойности), резистор и стабилитрон (ограничение по верхней и нижней планке) и последним регулятор. Вся цепь подключается к накопительной батарее. От батареи непосредственно двигатель под винт. Двигатель можно аналогичный изготовить.
С двигателя для реактивного движения делается вытяжка из проводов (с гидроизоляцией) или бобина. Удлинение размещается у нижнего основания лодки. Винт прикрепляется к нему. Форма винта, углы и количество лепестков по усмотрению.
В маленьком размере получится лодка с ручной подзарядкой и соплом, что обеспечит высокую скорость. Если масштаб увеличить, то при правильном подходе получится мощный двигатель на воде, а главное, появятся навыки.
На заметку
- В обязательном порядке используйте амперметр.
- Сила тока зависит от потребления и варьируется в зависимости от него.
- Проводники должны быть покрыты изоляцией и не повреждены.
- Для вставки проводников в пазы может использоваться специальный инструмент или резиновый молоток.
- К открытым элементам нельзя прикасаться до тех пор, пока они работают.
- После выключения двигателя в нем остается остаточный заряд, стоит дождаться пока излишек выйдет или снять его с помощью дополнительного прибора.
- Для удобства следует подключить разрыватели цепи, чтобы легко можно было отключать двигатель на воде.
- Возможно, стоит подумать о системе охлаждения ;
- Важным элементом может стать реле для контроля напряжения и устройство защитного отключения.
Уникальное изобретение
Сегодня люди все больше внимания обращают на экологию, а именно, на На этот фактор непосредственно влияет человеческая деятельность, а также ее детища. К примеру, автомобили. Представители этого вида транспорта выбрасывают в атмосферу просто невероятное количество выхлопов каждый день. Эти вредные вещества очень сильно влияют на состояние а также планеты в целом. В мире каждую минуту становится все больше автомобилей, соответственно, и выбросов тоже. Поэтому, если сейчас не остановить данное загрязнение, завтра может быть уже поздно. Понимая это, японские разработчики занялись производством экологического двигателя, который бы не влиял на состояние окружающей среды столь пагубным способом. И вот, компания Genepax представила миру детище современного экологически чистого производства - двигатель внутреннего сгорания на воде.
Преимущества двигателя на воде
Состояние окружающей среды, а также дефицит бензина заставил разработчиков задуматься над просто невоображаемой концепцией - созданием двигателя на воде. Сама мысль уже ставила под сомнение успех данного проекта, но ученые из Японии не привыкли сдаваться без боя. Сегодня они с гордостью демонстрируют принцип работы данного двигателя, который можно заправлять речной или морской водой. «Это просто удивительно! - твердят в один голос эксперты со всего мира, - который можно заправлять обычной водой, при этом вредные равны нулю». По словам японских разработчиков, всего 1 литра воды хватит на то, чтобы ехать на скорости 90 км/ч целый час. При этом очень важной деталью является то, что двигатель можно заправлять водой абсолютно любого качества: автомобиль будет ехать до тех пор, пока у вас будет емкость с водой. Также, благодаря двс на воде, не нужно будет строить масштабных станций для подзарядки батарей, которые находятся в автомобиле.
Принцип работы нового устройства
Двигатель на воде назвали Water Energy System. Особенных отличий данная система от водородной не имеет. Двигатель на воде построен точно по такому же принципу, как и его собратья, которые в качестве топлива используют водород. Как же разработчикам удалось из воды получить топливо? Дело в том, что японские ученые изобрели новую технологию, которая основана на расщеплении воды на кислород и водород с помощью специального коллектора с электродами мембранного типа. Материал, из которого состоит коллектор, вступает в химическую реакцию с водой и расщепляет ее молекулу на атомы, тем самым обеспечивая двигатель топливом. Всех подробностей технологии расщепления нам узнать не удалось, т.к. разработчики еще не успели получить патент на свое изобретение. Но сегодня уже смело можно говорить о том, что этот двигатель на воде способен произвести настоящий переворот в мире автомобилестроения. Помимо того, что данный агрегат полностью экологичен, он еще и долговечен! Уникальная технология использования воды делает аппарат практически неубиваемым.
Прогнозы на будущее
Уже в скором времени будет изобретен новый автомобиль с двс на воде в городе Осака. Это будет сделано для того, чтобы разработчики смогли запатентовать свое изобретение. По предварительным оценкам, учёные говорят, что сборка такого прибора на сегодняшний момент обходится в 18 тысяч долларов, но вскоре за счет массового производства цену удастся снизать в 4 раза, то есть до 4 тысяч долларов за один двигатель на воде.
Это просто потрясающее изобретение, которое призвано спасти наш мир от:
- Бензинового кризиса.
- Глобального потепления из-за загрязнения атмосферы
Надеемся, что вскоре двигатель поступит в массовое производство, и все больше автомобильных заводов будут использовать его в своих моделях.
