Пристрій призначений для приводу різних машинта механізмів. Двигун містить поживну ємність води, гільзи, поршні-понтони, що переміщаються по напрямних стрижнях, впускні та випускні клапани, розподільний валз кулачками, пов'язаний з колінчастим валом. Поршні-понтони виконані порожнистими і забезпечені клапанами перетікання рідини, що забезпечують повідомлення об'єму поршня з порожниною циліндра в нижньому та верхньому положеннях поршня-понтону. Гільзи розташовані нижче колінчастого валу, а між гільзою та поршнем-понтоном ущільнення відсутнє. Винахід покращує економічність роботи двигуна. 8 іл.
Винахід відноситься до двигунобудування і може бути використане в різних галузях народного господарства, може бути використане як джерело енергопостачання ізольованих, віддалених від централізованого енергопостачання об'єктів, в розташуванні яких є умови для роботи двигуна. Відомий гідростатичний двигун /1/, який забезпечує отримання енергії з використанням закону Архімеда за рахунок двигуна, утвореного нескінченним рукавом, встановленим на шківи-барабани, розташовані на паралельних осях. Відомий гідравлічний трансформатор /2/, що містить дві пари поршневих камер, що мають відповідно верхнє і нижнє їх попарне розташування з встановленими в них, з можливістю зворотно-поступального переміщення, поршневими групами, пов'язаними між собою механічним зв'язком і рухомими під дією тиску робочого тіла , причому всі поршневі камери у пристрої забезпечені вхідними та вихідними каналами, верхні поршневі камери мають додатковий вхідний канал для рівномірного введення робочого тіла (гідравлічного потоку) з відносно великим входом (і, відповідно, великою потужністю), які встановлені разом з ємностями вище самих камер, а нижні поршневі камери забезпечені упорами у верхній своїй частині для утворення зазору між поршнем і завзятою штангою, що входять до складу поршневої групи, необхідного для уникнення втрат у потужності, що розвивається при роботі самого пристрою. Найбільш близьким аналогом є водяний двигун /1/, що містить поживну ємність, колінчастий вал з маховиком і опорами корінних підшипників, поршні-понтони, гільзи циліндрів, розташовані нижче колінчастого валу, що підводять і відводять труби, направляючий стрижень з напрямною втулкою між гільзою та поршнем-понтоном є зазор без ущільнення. Робочий хід у двигуні відбувається за рахунок підйомної сили Архімеда під час руху поршня вгору. Недоліком відомого водяного двигуна є неекономічність його роботи. Пояснюється це тим, що під час роботи двигуна створюється зусилля на поршень-понтон лише за його русі вгору з допомогою сили Архімеда. Обертальний момент на колінчастому валу діє при його повороті на 180 o і відповідає періоду дії зусилля на поршень-понтон (тільки при його русі вгору). При русі поршня-понтона вниз відбувається холостий хіддвигуна. При цьому при закінченні рідини з циліндра рівень її знижується, а "плаваючий" поршень-понтон не схильний до зусилля з боку рідини. Обертальний момент колінчастому валу за рахунок зусилля поршня при русі його вниз не передається. Таким чином, при закінченні рідини з циліндра вона не робить корисної роботи. Іншим недоліком двигуна, прийнятого за прототип, є низька надійність енергопостачання при його використанні як джерело енергії. Пояснюється це тим, що для роботи відомого двигуна необхідне джерело води, розташоване вище поверхні землі, як правило, що заповнюється за допомогою додаткового джерела енергії. Такі джерела води не відновлюються і не можуть працювати нескінченно довго, а працюють тільки в періоди, коли є запас води. Це і знижує надійність енергопостачання при використанні відомого двигуна як джерело енергії (механічної, а при підключенні до колінчастого валу через трансмісійну системуелектрогенератора – електричної). Завданням пропонованого винаходу є створення економічного водяного двигуна, що працює за рахунок потоку з циклічним застосуванням підйомної сили Архімеда та гравітаційної сили без використання мінерального палива, а також з підвищеною надійністю енергопостачання при використанні двигуна як джерело енергії. Поставлена задача досягається тим, що водяний двигун містить живильну ємність, колінчастий вал з маховиком і опорами корінних підшипників, шатуни, поршень-понтон, робочі камери, наприклад гільзи циліндрів, розташовані нижче колінчастого валу, труби, що підводять і відводять, впускний і випускний клапаны, розподільний пристрій, наприклад розподільний вал з впускним і випускним кулачками, що взаємодіють з електричними контактамиуправління випускним та впускними клапанами. Новим є те, що поршень-понтон виконаний порожнистим і забезпечений клапанами перетікання, що спрацьовують в його нижньому і верхньому положеннях, а деталі, розташовані нижче колінчастого валу, встановлені в гірничій виробці, наприклад свердловині, що перетинає проникний, поглинаючий інтервал, з встановленими в ній двома співвісними колонами обсадних труб більшого і меншого діаметра, при цьому поживна ємність утворена кільцевим об'ємом між обсадними колонами і має повідомлення з відновлюваним джерелом води, наприклад, з підземним водоносним горизонтом, а робоча камера утворена об'ємом обсадної колони меншого діаметра, в якій встановлено впускний клапан, Випускний клапан встановлений в свердловині нижче робочої камери, при цьому нижче обсадних колон розташований проникний поглинаючий інтервал, що перетинається свердловиною. На фіг.1, 2 і 3 як приклад схематично показано пристрій і принцип дії пропонованого одноциліндричного водяного двигуна. На фіг. 4, 5, 6, 7, 8 наведено часові діаграми переміщення поршня-понтону та роботи клапанів. В тому числі на фіг.1 дано положення колінчастого валу, поршня-понтону, води впускного та випускного клапанів двигуна, клапанів перетікання поршня-понтону, кулачків розподільчого валупри робочому ході поршня-понтону "вниз", на фіг.2 - положення тих же деталей у положенні поршня-понтону в нижній мертвою точкою(НМТ). На фіг.3 - положення тих же деталей при здійсненні робочого ходу поршня-понтона "вгору" в положенні верхньої мертвоїточці (ВМТ). На фіг.4 наведено графік залежності переміщення поршня Н від часу t H=f 1 (t) під час роботи двигуна. На фіг.5-8 наведені відповідно часові діаграми роботи клапанів при роботі водяного двигуна: впускного клапана - Sвп.кл.дв.=f 2 (t), фіг.5; випускного клапана двигуна S вип.кл.дв.=f 3 (t), фіг.6; впускного клапана перетікання поршня S вп.кл.п.=f 4 (t), фіг.7; випускного клапана перетікання поршня-понтону S вип.кл.п.=f 5 (t), фіг.8. На діаграмах позначення S, рівним 1 і 0, відповідають відкрите і закрите положення клапанів - відповідно. Водяний двигун містить: 1 – поживну ємність для води; 2 - впускні клапани, наприклад, електромагнітні з контактами К1; 3 - робочу камеру; 4 – гільзу; 5 – поршень-понтон; 6 - напрямний стрижень з напрямною втулкою 7; 8 – кронштейн; 9 – шатун; 10 - кривошип колінчастого валу; 11 – маховик; 12 – кулачок розподільчого механізму; 13 - контакт впускного електромагнітного клапана; 14 – контакт випускного електромагнітного клапана; 15 - випускний клапан двигуна (у нормальному стані знеструмленому клапан відкритий); 16 - проникний поглинаючий інтервал; 17 - свердловина; 18 – тумблер включення; 19 - канал сполучення з атмосферою; 20 - впускні клапани перетікання поршня-понтону з пружинами 21; 22 - зворотні клапани впуску в поршень-понтон; 23 - упори впускних клапанів перетікання поршня-понтону; 24 - випускний клапан перетікання поршня-понтону з пружиною 25; 26 - Зворотній клапанвипуску із поршня-понтону; 27 - упор випускного клапана; 28 - обсадна колона меншого діаметра; 29 - обсадна колона більшого діаметра; 30 - водоносний інтервал; 31 - отвори в обсадній колоні більшого діаметра; 32 – фільтр. Водяний двигун працює в такий спосіб. У зупиненому з використанням тумблера 18 двигуні стан, що передує включенню, характеризується закритим положенням впускних клапанів 2, відкритим положенням випускного клапана 15 і звільненої від води порожнини поршня-понтона 5. При цьому, загальному випадку, положення поршня-понтону 5 гільзі 4 може бути різним. Для включення двигуна в роботу "вручну" або з використанням пускового пристрою (умовно не показано) обертанням маховика 11 встановлюється таке положення колінчастого валу 10 і кулачків 12, при якому замикаються контакти 13 і управління 14 впускним 2 і випускним 15 електромагнітними клапанами, включається тумб При цьому через контакти 13 і 14 на впускні 2 і випускний клапани 15 подається напруга, вони спрацьовують, при цьому впускні клапани 2 відкриваються, а випускний клапан 15 закривається. При цьому поживна ємність 1 повідомляється з робочою камерою 3. Напір "Н" перевищує положення поршня-понтону 5 у верхній мертвій точці на величину втрат напору при русі води через впускні клапани 2, в робочій камері 3 в кільцевому каналі між гільзою 4 і поршнем понтоном 5. Вода з поживної ємності через впускні клапани 2 перетікає в робочу камеру 3. Поршень-понтон 5 розміщений на напрямному стрижні 6 і переміщається в напрямній втулці 7. Кронштейн 8 за допомогою шарнірної пари з'єднаний з шатуном 9, а останній 10. За допомогою приводу приводиться в роботу вал розподільного пристрою з встановленим на ньому кулачком 12. Робочий хід поршня-понтону вгору здійснюється під дією сили Архімеда. При цьому поршень-понтон, що володіє плавучістю, занурений у воду в циліндрі, переміщається вгору з переміщенням вгору рівня води в циліндрі. Робочий хід поршня-понтону здійснюється під дією гравітаційної сили. При цьому у верхньому положенні поршня-понтона його порожнина наповнюється водою, що перетікається із зазору між поршнем і гільзою циліндра. Обтяжений водою поршень-понтон рухається у звільненому від води циліндрі (у повітрі) під дію сили тяжіння. Таким чином, зусилля на поршень-понтон впливає як при русі вгору (сила Архімеда), так і при його русі вниз (сила тяжіння). Ці сили за абсолютною величиною одного порядку і створюють постійний крутний момент на колінчастому валу. У загальному виглядісила Архімеда Р A визначається виходячи з наступної рівності: A = qw, (1) де - щільність рідини, кг/м 3 ; q - прискорення сили тяжіння, м/с 2; w - обсяг розглянутого тіла, зануреного в рідину, м 3; Розрізняються три випадки: P A
R G = mg,
де m – маса поршня заповненого водою, кг;
g - прискорення вільного падіння, м/с2. При запуску водяного двигуна роботу робоча камера 3 заповнюється водою. Робочий хід поршня-понтону вгору (фіг.3) забезпечується швидким заповненням порожнини циліндра 4 робочої камери 3 водою до верхнього рівня поршня 5, у тому числі кільцевого зазору між поршнем і гільзою циліндра. При цьому кулачком 12 розподільного валу замкнуті контакти 13, напруга подається на впускні клапани двигуна 2, вони відкриті, а випускний клапан 15 закритий. В результаті утворення сили Архімеда під її дією поршень-понтон 5 переміщається вгору, перетворюючи за рахунок шатуна 9 його поступальний рух у обертальний рух колінчастого валу. Поршень-понтон наближається до верхньої мертвої точки (ВМТ). Для забезпечення подальшого робочого ходу поршня-понтона вниз в кінці його робочого ходу вгору (в околиці ВМТ) відбувається заповнення порожнини поршня-понтону водою із зазору, утвореного стінками поршня та гільзою циліндра. Впускний клапан двигуна 2 знаходиться у відкритому стані протягом проміжку часу t 2 -t 1 (фіг.5). У момент часу t 2 поршень-понтон наближається до ВМТ (фіг.4), при цьому пружні 21 штовхачі впускних клапанів перетікання 20 поршня 5 притискаються до упорів 23, і клапани перетікання 20 відкриваються (час t 2 фіг.7). Із зазору між поршнем-понтоном і гільзою циліндра вода через відкритий клапан 20 перетікає в порожнину поршня-понтону за рахунок перепаду рівнів у судинах, що сполучаються. При цьому зворотні клапани 22, виготовлені з матеріалу з щільністю, дещо більшою щільності води, під дією потоку води через клапани переміщуються стрижнем штовхача. У подальшому вони попереджають закінчення води з порожнини поршня-понтона при позаштатних ситуаціях, наприклад коли поршень ще знаходиться в ВМТ (клапан 20 відкритий), а рівень води в зазорі або циліндрі знаходиться нижче за рівень води в поршні. У момент часу t 2 (фіг.5) кулачок 12 розмикає контактну групу 13, впускні електромагнітні клапани 2 знеструмлюються та закриваються. Через проміжок часу t 3 -t 2 (фіг.7), достатній для повного перетікання води в порожнину поршня-понтона (колінчастий вал при цьому провертається при положенні поршня-понтона в околиці ВМТ за рахунок моменту інерції маховика), останній починає рух вниз ( фіг.4). В момент часу t 3 кінці пружних 21 штовхачів впускних клапанів перетікання 20 поршня 5 "відходять" від упорів 23 і 20 клапани закриваються (фіг.7). Одночасно з цим (t 3 на фіг. 6) кулачком 12 розмикається група контактів 14, знеструмлюється та відкривається випускний клапан 15 двигуна (фіг.1). Починає здійснюватись робочий хід поршня вниз. Вода з порожнини циліндра 4 швидко зливається в свердловину 17, а з неї - проникний поглинаючий інтервал 16 з витратою, при якому рівень води в порожнині циліндра переміщається вниз з випередженням положення дна поршня-понтона. При цьому поршень-понтон 5 рухається вниз під дією сили тяжіння поршня, заповненого водою, перебуваючи у повітрі. За рахунок шатуна 9 поступальний рух поршня-понтону перетворюється на обертальний рух колінчастого валу. Поршень наближається до нижньої мертвої точки НМТ (фіг. 2), при цьому в момент часу t 4 (фіг.4 та 6) кулачком 12 розподільного валу замикається контактна група 14 і закривається випускний клапан 15. Впускні клапани 2 поки так само закриті. При подальшому русі поршня-понтона вниз при його "підході" до НМТ, для забезпечення подальшого робочого ходу поршня-понтону вгору під дією сили Архімеда, відбувається звільнення порожнини поршня-понтону від води шляхом закінчення її в порожнину циліндра (робочої камери). У момент часу t 5 (фіг.8) пружний штовхач випускного клапана перетікання 24 поршня 5 притискається до упору 27 і клапан перетікання 24 відкривається (фіг. 2). З порожнини поршня-понтона 5 через канал клапана перетікання 24 вода витікає в порожнину циліндра. При цьому зворотний клапан 26, виготовлений з матеріалу з щільністю, трохи меншої щільності води, і встановлений з можливістю вільного переміщення по стрижню штовхача випускного клапана перетікання 24, попереджає надходження води в порожнину поршня в нештатній ситуації, наприклад коли поршень-понтон знаходиться в НМТ і клапан 24 відкритий, а рівень рідини в циліндрі за його підвищення знаходиться вище дна поршня. Через проміжок часу t 6 -t 5 (фіг.8), достатній для закінчення води з порожнини поршня-понтону (при цьому колінчастий вал провертається на деякий кут за рахунок моменту інерції маховика) останній починає рух вгору. При t 6 стрижень випускного клапана перетікання поршня "відходить" від упору 27 і клапан 24 закривається (t 6 , (фіг.8).) вгору, і цикл повторюється.Зупинку двигуна проводять вимкненням тумблера 18. При цьому знеструмлюються клапани, як наслідок впускні клапани 2 закриваються, а випускний клапан 15 відкривається і зупиняється двигун.Поповнення поживної ємності 1 водою в процесі роботи двигуна здійснюється з водоносного горизонту. дією постійного гідростатичного тиску, що діє в цьому водоносному горизонті, при зниженні рівня поживної ємності 1 в процесі роботи двигуна вода з водоносного горизонту 30 надходить в неї через водяний фільтр 32. Фільтр являє собою, як правило, сітку, що встановлюється зовні перфорованого отворами3 колони 29 більшого діаметра.При дотриманні умови, коли витрата води при робіт е двигуна не перевищує природного поповнення, виснаження запасів підземних вод у даному водоносному горизонті не відбувається, його гідростатичний тиск зберігається, і двигун може працювати нескінченно довго. Можливі й інші варіанти живлення свердловинного двигуна водою, наприклад коли поживна ємність, утворена кільцевим об'ємом співвісних обсадних колон, має повідомлення з іншими вищерозташованими природними водоймищами - річкою, озером - або штучними - відстійники, очисні споруди та ін. Можлива реалізація багатоциліндрового водяного двигуна, при цьому мають бути пробурені кілька свердловин. Перевагою пропонованого нами технічного рішення порівняно з водяним двигуном, прийнятим як прототип є більш висока економічність роботи, що характеризується меншою питомою витратою води (витрата води - на виконання одиниці роботи). Питома витрата в запропонованому двигуні менша за рахунок того, що при одному витраті води при виконанні роботи в одному циклі ходу поршня виконувана ним робота збільшується за рахунок здійснення додаткової корисної роботи при русі поршня вниз. Застосування пропонованого водяного двигуна дозволяє розширити номенклатуру засобів "малої" енергетики, що використовують нетрадиційні, насамперед поновлювані ресурси - підземні води у природних умовах їх існування. При цьому досягається ефект енергозбереження порівняно із застосуванням традиційних джерел енергії та схем енергопостачання. Також перевагою двигуна при його використанні як джерела електроенергії в порівнянні з річковими міні-ГЕС є можливість експлуатувати цілий рік в районах з різкоконтинентальним кліматом, зокрема при низьких температурах, у яких річки замерзають, оскільки використовуване у ньому робоче тіло - підземна вода - не замерзає. Джерела інформації
1. Заявка РФ 93018233, F 03 B 17/04, 1993 2. Заявка РФ 98122451, F 03 B 17/02, 1998 3. Патент РФ 2140562, F 03 1/02; F01B 29/08, 1997 - прототип.
Малайзійські вчені розробили автомобільний двигун, який витягує корисну енергію з води
За словами розробників, запропонована технологія передбачає використання набагато меншого обсягу традиційного бензину або дизельного палива за рахунок введення в цикл згоряння кисню та водню, які одержують із води під час використання передових нанотехнологій.
Як пояснив винахідник Халім Мохаммад Алі, у двигуні "молекули води розщеплюються на складові - кисень і водень - під високим тиском із застосуванням сучасних нанотехнологій, а потім отримані таким чином гази надходять у камеру згоряння. Таким чином, витрачається набагато менше традиційного палива, що дуже актуально в умовах зростання цін на бензин, що продовжується.
За його словами, запатентований винахід вже привернув увагу представників низки іноземних автомобільних компанійПроте він має намір впровадити новинку в першу чергу на території Малайзії.
Малайзійські вчені розробили принципово новий автомобільний двигун, що отримує корисну енергію з води. Запропонована технологія передбачає використання набагато меншого обсягу традиційного бензину або дизельного палива за рахунок введення в цикл згоряння кисню та водню, які одержують із води під час використання передових нанотехнологій, повідомляє РИА Новости.
"Молекули води розщеплюються на складові - кисень і водень під високим тиском із застосуванням сучасних нанотехнологій, а потім отримані таким чином гази надходять у камеру згоряння. Таким чином, витрачається набагато менше традиційного палива, що дуже актуально в умовах зростання цін на бензин", що продовжується. - Розповів світу про нововведення винахідник Халім Мохаммад Алі (Halim Mohammad Ali).
"Наш дослідницький центр, розташований в адміністративному центрі Пураджайє, періодично отримує відповідні пропозиції від західних концернів, при цьому найбільша сума потенційної угоди склала б $26 мільйонів. автомобільну промисловість", - зазначив гордий новатор із дипломом фізичного факультету Бірмінгемського університету у Великій Британії.
Процес вивчення взаємодії кисню та водню із традиційним паливом, а також пошук шляхів оптимізації витрати бензину зайняв у вченого близько чотирьох років. На дослідження, що проводилися виключно в Малайзії без залучення іноземних фахівців, їм було витрачено близько 3 мільйонів доларів.
Частина коштів надійшла малайзійцю у вигляді грантів від різних інститутів у США та Великій Британії.
"За ці роки ми провели успішні випробування досвідчених зразків двигуна більш ніж на двохстах автомобілях місцевого виробництва, в тому числі і на одній з машин, що належить прем'єр-міністру Малайзії Абдуллі Ахмаду Бадаві", - оголосив експерт.
Росія
Нафтові шейхи в шоці – російське авто їздить на воді! В одному зі своїх пророцтв Тамара Глоба казала, що найближчими роками буде відкрито новий вид енергії.Вказувалося і конкретне місце відкриття: Перм. Прочитавши інтерв'ю з відомою провісницею, пермський винахідник Олександр Бакаєв прихильно посміхнувся: "Ще б вона не має рації!..." Ось уже кілька років він проводить випробування двигуна, що працює на воді.
Існує відеозапис: під конвоєм військових та міліції Бакаєвпідходить до Мертвого моря вітчизняної каналізації, черпає півсклянки теплої каламуті і заливає її в нутро "приставки". Так називається деяке пристосування, яке потім приєднується до двигуна. І ось уже капот здригається, і підкований уральський Шульга широким жестом запрошує нас у салон "даішного" "жигуленка". "А на сечі навіть краще", - стверджує бакаївський помічник.
Це не марення і не іронія. Маячня та іронія в тому, що "приставки" Бакаєва досі не затребувані. Що сам винахідник не вмотав на Захід чи, скажімо, до Японії. До речі, подібні пропозиції були. Він їхній ворог. Не хоче, щоб народжене в Росії, давши кругаля, закуповувалося б тією ж Росією втридорога. Але, з іншого боку, двигун на воді – сенсація! чування багатьох умів! Мрія екологів – чи потрібен він людству? Олександр Георгійович сумнівається. Внутрішньо він, звісно, переконаний у правоті своєї справи. А насправді? Вчені - схоласти знизують плечима: "Приставки?! Суфікси?! Бути такого не може!"
А безсоння нафтових магнатів? А масове безробіття через непотрібність бензину? Ось і виходить, що проти Бакаєва весь світ – від Саудівської Аравії до Тюмені.
Однак винахідник, що розворушив каламутну воду, - самопалом - вже пустив по Росії сотню-другу "приставок". Автомобілісти задоволені. Щоправда, винахід Бакаєва має одну особливість - його власником ніколи не зможе стати аморальна людина. За якою шкалою визначає Олександр Георгійович рівень доброчесності – великий секрет. А тепер прикиньте: чи багато в Росії лишилося моральних людей?
У "приставок" є ще деяка властивість. Якщо хтось, більше сподівання, забажає їх розкрити, розібратися в пристрої, "приставки" самознищуються. Бакаєв уже зіткнувся з інтелектуальним рекетом, коли за простотою душевної довірив заповітну формулу високому пройдисвіту. Той на формулі, як на ракеті, сиганув до США. Але - "суха теорія, мій друже"...
У цьому луку, - показує цибулину "приставки" Олександр Георгійович, - відбувається щось, що нагадує термоядерний синтез. Я тримаю два маленькі магніти, витягнуті з серцевини "цибулі". Особливі магніти: не розірвати, як не намагайся. Чи не на таких сплавах ґрунтуються й інші винаходи Бакаєва? Нещодавно Олександр Георгійович показав мені схему літаючої тарілки. І зачинив зошит. Таємниця.
ВИНАХОД
Патент Російської Федерації RU2099548
ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ ПРАЦЮЮЧИЙ НА ВОДІ І СПОСІБ ЙОГО РОБОТИ
Ім'я заявника: Кащеєв Володимир Сергійович
Ім'я винахідника: Кащеєв Володимир Сергійович
Ім'я патентовласника: Кащеєв Володимир Сергійович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.11.29
Технологія реконструкції серійного повітряного поршневого компресора - двигун нового принципу дії, що працює на воді.
Використання: у двигунах внутрішнього згоряння.
Сутність винаходу:ДВС (двигун внутрішнього згоряння) за першим варіантом виконання включає утворюють камеру згоряння (4), циліндр (1) з головкою (3) і поршень (2), підпоршнева порожнина (5) якого повідомлена з атмосферою. У головці (3) циліндра розміщені: впускний клапан (6), що повідомляє камеру згоряння (4) з атмосферою під час руху поршня (2) до НМТ і зворотні клапани (7), що забезпечують випуск в атмосферу продуктів з камери згоряння. Камера згоряння (4) виконана з предкамерами (8), у кожній з яких встановлений клапан (9) подачі гримучого газу та свічка запалювання (10). Переважно, передкамери виконані в бічній стінці циліндра над поршнем при його знаходженні в НМТ.
Спосіб роботи двигуна включає повідомлення камери згоряння з атмосферою під час руху поршня до НМТ, а також герметизацію камери згоряння, подачу та займання паливної суміші, що виробляються при наближенні поршня до НМТ. Як паливну суміш використовують гримучий газ. ДВС за другим варіантом виконання включає камеру згоряння (4), утворену циліндром(1) з головкою (3) та поршнем (2), підпоршнева порожнина (5) якого повідомлена з атмосферою. У головці (3) розміщені клапан (9) подачі паливної суміші та свічка запалювання (10). У бічній стінці циліндра (1) над поршнем при його розташуванні НМТ встановлені зворотні клапани (7), що забезпечують випуск продуктів з камери згоряння (4) в атмосферу. Спосіб роботи такого двигуна включає подачу в камеру згоряння паливної суміші та займання її - при наближенні поршня до ВМТ, і випуск через зворотні клапани продуктів з камери згоряння - при наближенні поршня до НМТ. Двигуни працюють за двотактним циклом, причому в двигуні за першим варіантом робітником є хід поршня до ВМТ, у двигуні за другим варіантом робітниками є обидва ходи.
ОПИС ВИНАХОДУ
Винаходи стосуються двигунів внутрішнього згоряння, що використовуються в різних галузях промисловості і є найбільш масовим типом силових установок.
Відомий двигун внутрішнього згоряння, що включає утворюють камеру згоряння циліндр з головкою і поршень і розміщений в головці циліндра впускний клапан, що повідомляє камеру згоряння з атмосферою при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої (Двигун внутрішнього згоряння. Пристрій і робота поршневого. комбінованих двигунів. М. Машинобудування, 1990, с. 5, рис. 1, рис. 4, с. 16-18).
Відомо розміщення в головці циліндра двигуна клапана подачі паливної суміші та свічки запалювання (там же, с. 146-148, рис. 111). Підпоршнева порожнина у відомих двигунах зазвичай знаходиться під атмосферним тиском (там же, с. 66).
Спосіб роботи відомого двигуна включає наступні процеси(там же, с. 16-18, рис. 4):
впуск, при якому поршень рухається від мертвої верхньої точки до нижньої, а камера згоряння повідомлена з атмосферою;
стиск, при якому поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої, а камера згоряння герметизована; при наближенні поршня до верхньої мертвої точки в камеру згоряння впорскують паливо і займають його;
згоряння та розширення (робочий хід), при якому поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої, а камера згоряння герметизована;
випуск, коли поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої, а камера згоряння повідомлена з атмосферою.
У відомих поршневих двигунах внутрішнього згоряння гази, що утворюються при згорянні палива, тиснуть на поршень, переміщуючи його в циліндрі; поступальне переміщення поршня кривошипно-шатунним механізмом перетворюється на обертання колінчастого валу.
Відомо, що відпрацьовані гази двигунів внутрішнього згоряння є одним із основних факторів забруднення. довкілляі включають оксиди вуглецю, азоту, вуглеводні, альдегіди, свинець та ін (див. там же, с. 34-36).
Дані винаходи спрямовані на створення екологічно безпечного двигунавнутрішнього згоряння.
Згідно з першим варіантом виконання двигун внутрішнього згоряння включає камеру згоряння, утворену циліндром з головкою і поршнем, підпоршнева порожнина знаходиться під атмосферним тиском, розміщений в головці циліндра впускний клапан, що повідомляє камеру згоряння з атмосферою при русі поршня від паливної верхньої мертвої точки до нижньої суміші і свічку запалювання і відрізняється тим, що в головці циліндра встановлений принаймні один зворотний клапан, що забезпечує випуск в атмосферу продуктів з камери згоряння, а камера згоряння виконана принаймні з однією предкамерою, в якій встановлений клапан падачі паливної суміші та свічка запалювання.
Таке виконання забезпечує вихлоп через зворотний клапан продуктів із камери згоряння, різке зниженнятиску з утворенням різниці тисків, які діють поршень.
Відмінність першого варіанта виконання двигуна полягає також у тому, що передкамера виконана у бічній стінці циліндра над поршнем при його розташуванні в мертвій нижній точці.
Таке виконання дозволяє орієнтувати фронт полум'я у напрямку вихлопу продуктів із камери згоряння та отримати більше розрядження.
Винахід, що відноситься до способу роботи двигуна внутрішнього згоряння, при якому при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої камеру згоряння, подають паливну суміш і займають її, відрізняється тим, що герметизацію камери згоряння займання її здійснюють при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
При такому виконанні операцій забезпечується двотактна робота двигуна з робочим ходом під час руху поршня від нижньої мертвої точки до верхньої.
Відмінність запропонованого способу полягає також у тому, що як паливна суміш пропонується використовувати гримучий газ, наприклад, одержуваний електролізом води.
Єдиним з'єднанням, що утворюється в результаті згоряння такої паливної суміші, є вода, а гази, що відпрацювали, являють собою зволожене повітря.
Другий варіант виконання двигуна внутрішнього згоряння, що включає камеру згоряння, утворену циліндром з головкою і поршнем, підпоршнева порожнина якого знаходиться під атмосферним тиском, і розміщені в головці циліндра клапан подачі паливної суміші і свічку запалювання відрізняється тим, що в бічній стінці циліндра над поршнем при його розташування в нижній мертвій точці встановлений принаймні один зворотний клапан, що забезпечує випуск продуктів з камери згоряння.
Таке виконання дозволяє використовувати енергію, що виділяється при згорянні паливної суміші, для переміщення поршня з випуском газів, що відпрацювали при наближенні поршня до нижньої мертвої точки; при цьому відбувається різке зниження тиску в камері згоряння та її герметизація з утворенням різниці тисків, що діють на поршень.
Винахід, що стосується способу роботи другого варіанту виконання двигуна полягає в тому, що при наближенні поршня до верхньої мертвої точки в камеру згоряння подають паливну суміш і займають її, а також випускають продукти з камери згоряння і відрізняється тим, що випуск продуктів з камери згоряння здійснюється через зворотний клапан при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
При такому виконанні операцій обидва ходи поршня в циклі є робітниками: до нижньої мертвої точки під тиском газів, що діють на поршень камери згоряння; до верхньої мертвої точки під атмосферним тиском, що діє на поршень з боку підпоршневої порожнини.
На фіг. 1 наведено перший варіант виконання двигуна в розрізі; на фіг. 2 другий варіант виконання двигуна внутрішнього згоряння у розрізі.
Перший варіант виконання двигуна внутрішнього згоряння (фіг. 1) включає циліндр 1, в якому розміщений поршень 2, пов'язаний, наприклад, кривошипно-шатунним механізмом з колінчастим валом двигуна (на фіг. 1 не показано). Циліндр 1 забезпечений головкою 3, утворює спільно зі стінками циліндра 1 і днищем поршня камеру 2 згоряння 4. Підпоршнева порожнина 5 повідомлена з атмосферою. У головці 3 циліндри встановлені:
впускний клапан 6, повідомляє камеру згоряння 4 з атмосферою при русі поршня 2 від верхньої мертвої точки до нижньої і наводиться, наприклад, від розподільного валу двигуна (на фіг. не показаний);
зворотні клапани 7, що забезпечують вихлоп в атмосферу продуктів з камери згоряння 4 і камери, що герметизують після здійснення вихлопу.
Камера згоряння 4 виконана принаймні з однією передкамерою 8, в якій встановлений приводний, наприклад, від розподільного валу клапан 9 подачі паливної суміші і свічка запалювання 10. Переважно передкамеру 8 (або передкамери) виконати в бічній стінці циліндра 1 над поршнем при його розташуванні у нижній мертвій точці.
Двигун за першим варіантом виконання працює наступним чином.
При русі поршня 2 від мертвої верхньої точки до нижньої впускний клапан 6 відкритий і камера згоряння 4 повідомлена з атмосферою. Тиск, що діє на обидві сторони поршня 2, однаковий і дорівнює атмосферному.
При наближенні поршня 2 до мертвої нижньої точки герметизують камеру згоряння 4, закриваючи впускний клапан 6; через клапани 9 передкамери 8 подають паливну суміш і займають її. Як паливну суміш використовують стехіометричну суміш водню з киснем, так званий гримучий газ.
При згорянні паливної суміші різко підвищується тиск камери згоряння 4; цим тиском відкриваються встановлені в головці циліндра 3 зворотні клапани 7 і відбувається вихлоп в атмосферу продуктів з камери згоряння. Тиск камери згоряння 4 різко знижується і зворотні клапани 7 закриваються, герметизуючи камеру згоряння 4.
Поршень 2 атмосферним тиском, що діє з боку підпоршневої порожнини 5, переміщається від мертвої нижньої точки до верхньої, здійснюючи робочий хід.
Після досягнення поршнем 2 верхньої мертвої точки відкривається впускний клапан 6 і цикл повторюється.
Спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння за першим варіантом виконання полягає в:
повідомленні камери згоряння з атмосферою при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої;
герметизації камери згоряння, подачі паливної суміші та займання її при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
Хід поршня від нижньої мертвої точки до верхньої є робочим ходом та здійснюється під дією атмосферного тиску з боку підпоршневої порожнини 5.
Другий варіант виконання двигуна (фіг. 2, однакові елементи двигуна позначені тими ж позиціями) включає циліндр 1 з поршнем 2, що утворюють спільно з головкою циліндра 3 камеру згоряння 4. Підпоршнева порожнина 5 повідомлена з атмосферою. У головці 3 циліндра розміщені клапан 9 подачі паливної суміші та свічка запалювання 10.
У бічній стінці циліндра 1 вище поршня, коли він знаходиться в нижній мертвій точці, встановлений принаймні один зворотний клапан 7, що забезпечує вихлоп з камери згоряння продуктів 4 при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
ПРАЦЮЄ ПРОПОНУЮЧИЙ ДВИГУН НАСТУПНИМ ОБРАЗОМ
При наближенні поршня 2 до верхньої мертвої точки в камеру згоряння через 4 клапан 9, наведений, наприклад, від розподільного валу, подають паливну суміш гримучий газ, і займають його. Тиск камери згоряння різко зростає і, впливаючи на поршень 2, переміщає його до нижньої мертвої точки. При наближенні поршня до нижньої мертвої точки в зону підвищеного тиску потрапляє зворотний клапан 7 через який відбувається вихлоп продуктів з камери згоряння з різким зниженням тиску в ній нижче атмосферного. Продукти згоряння паливної суміші, що є водяною парою і залишаються в камері згоряння, конденсуються, знижуючи абсолютну величину тиску в камері згоряння і поршень під тиском, що діє з боку підпоршневої порожнини 5, переміщається від нижньої мертвої точки до верхньої. Потім цикл повторюється.
Спосіб роботи двигуна за другим варіантом виконання полягає в:
подачі паливної суміші в камеру згоряння та займання суміші при наближенні поршня до верхньої мертвої точки;
випуску продуктів із камери згоряння через зворотний клапан при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
Таким чином, двигун за другим варіантом виконання працює за двотактним циклом, причому обидва такти є робочими:
при русі поршня до нижньої мертвої точки за рахунок використання енергії, що отримується від спалювання паливної суміші;
при русі поршня до верхньої мертвої точки за рахунок використання атмосферного тиску.
Якщо в відомих двигунах внутрішнього згоряння енергія, одержувана при спалюванні палива, повинна забезпечити додаток до поршня з боку камери згоряння сил, достатніх для подолання інерції рухомих частин, що поступально і обертально, тертя і корисного опору споживача енергії, то в запропонованому двигуні за першим варіантом виконання палива витрачається на евакуацію продуктів із камери згоряння; переміщення поршня при робочому ході та робота проти основних сил опору виконується атмосферним тиском, що діє з боку підпоршневої порожнини.
Зрозуміло, що енерговитрати при цьому будуть незрівнянно нижчими від енерговитрат у відомих двигунах внутрішнього згоряння.
У двигуні за другим варіантом виконання має на меті домогтися циклу, в якому перший такт здійснювався б як робочий хід у двигуні традиційної конструкції, а другий з використанням атмосферного тиску, відповідно до основної ідеї двигуна за першим варіантом виконання.
Продукти, що викидаються з камери згоряння, являють собою:
у двигуні за першим варіантом виконання зволожене повітря;
у двигуні за другим варіантом виконання воду та її пари.
Відносно низька теплопродуктивність водневого палива дозволяє зняти дуже високі вимоги до матеріалів деталей двигуна, спростити конструкції основних деталей поршневої групи, механізму газорозподілу, системи охолодження і т.д.
Зрозуміло, що отримання паливної суміші для силової установки транспортного засобу з пропонованим двигуном внутрішнього згоряння може здійснюватись електролізом води в електролізері, встановленому на цьому транспортному засобі.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Двигун внутрішнього згоряння, що включає утворюють камеру згоряння циліндр з головкою і поршень, підпоршнева порожнина якого знаходиться під атмосферним тиском, розміщений в головці циліндра впускний клапан, що повідомляє камеру згоряння з атмосферою при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої, клапан подачі запалювання, який відрізняється тим, що в головці циліндра встановлений принаймні один зворотний клапан, що забезпечує випуск в атмосферу продуктів з камери згоряння, а камера згоряння виконана принаймні з однією предкамерою, в якій встановлений клапан подачі паливної суміші і запалення свічка.
Двигун за п. 1, який відрізняється тим, що передкамера виконана в бічній стінці циліндра над поршнем при його розташуванні в мертвій нижній точці.
Спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння, при якому при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої камеру згоряння повідомляють з атмосферою, герметизують камеру згоряння, подають паливну суміш і займають її, що відрізняється тим, що герметизацію камери згоряння, подачу паливної суміші та її запалення наближення поршня до нижньої мертвої точки.
Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що як паливна суміш використовують гримучий газ.
Двигун внутрішнього згоряння, що включає камеру згоряння, утворену циліндром з головкою і поршнем, підпоршнева порожнина якого знаходиться під атмосферним тиском, розміщені в головці циліндра клапан подачі паливної суміші і свічку запалювання, що відрізняється тим, що в бічній стінці циліндра над поршнем при його розташуванні мертвої точки встановлено принаймні один зворотний клапан, що забезпечує випуск продуктів з камери згоряння.
Спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння, при якому при наближенні поршня до верхньої мертвої точки в камеру згоряння подають паливну суміш і займають її, а також виробляють випуск продуктів з камери згоряння, який відрізняється тим, що випуск продуктів з камери згоряння здійснюють через зворотний клапан при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
Японія
Створено двигун, що працює на воді! Не просто працюючий, а цілком доступний вже у найближчій перспективі для масового споживача. Аби тільки «весела парочка» (виробники автомобілів - видобувачі нафти) не "зарізала" на корені дану вже повністю готову розробку! Втім, ситуація вже дозріла, - щось у цьому дусі мало статися. Я про це говорив і у випусках розсилки, і в книгах. Тому, швидше за все, ми цього разу станемо свідками та повноправними учасниками початку водної революції у всіх сферах нашого життя.
Отже, в чому відмінність нового двигуна від недієздатних за великим рахунком у нинішній реалізації водневих двигунів?
Жодної платини у звірячій кількості, як раніше, жодних водневих баків високого тиску та складних трансформуючих пристроїв. Жодних спеціальних водневих заправок, величезних заводів з виробництва чистого водню, спеціальних засобівдоставки. Придатна будь-яка вода, навіть морська! Декілька пляшок води в салоні автомобіля не тільки вгамують нашу спрагу, але й забезпечать поїздку в кілька сотень кілометрів. Фантастика? – Нічого подібного, – вже реальність.
На прес-конференції 12 червня 2008 року в Осаці (Японія) компанія Genepax Co Ltd представила технологію двигуна, що використовує як паливо просту воду. Нові паливні елементи, розроблені компанією, названі "Water Energy System (WES)".
WES може генерувати електричну енергію з води та повітря як паливо, з використанням повітряних електродів.
Агентство Reuters повідомило, що лише одного літра достатньо, щоб їхати на ньому протягом години зі швидкістю 80 кілометрів на годину. Як стверджує розробник, машина може використовувати будь-яку воду – дощову, річкову та навіть морську.
Згідно з інформацією Nikkei, головною особливістюсистеми Genepax є те, що вона використовує складання мембранних електродів (MEA), що складається з спеціального матеріалу, здатного за допомогою хімічної реакції повністю розщепити воду на водень та кисень.
Як розповів світові Хірасава Кійоші (Hirasawa Kiyoshi), президент компанії, цей процес схожий на процес виробництва водню при реакції металогідриду та води, але, порівняно з існуючим методом, МЕА дозволяє отримувати водень із води протягом тривалого часу. Крім того, MEA не вимагає спеціального каталізатора, а рідкісні метали, зокрема платина, необхідні в тій же кількості, що й у звичайних системах, що фільтрують бензинових автомобілів. У системах попереднього покоління була потрібна величезна кількість рідкісних металів, що було одним з основних перепон для початку масового виробництва двигунів, що працюють на водні.
Новій системі зовсім не потрібні водневий перетворювач і бак для накопичення водню під великим тиском - дуже проблемні складові, що входили в необхідний набірводневого двигуна попереднього покоління
Крім повної відсутності шкідливих викидів, силова установка Genepax, за словами розробника, є довговічнішою, оскільки каталізатор не псується від забруднюючих речовин.
"Автомобіль продовжуватиме їхати доти, доки у вас є пляшка з водою, щоб заправляти його час від часу", - сказав генеральний директор Genepax Кієсі Хірасава. "Для поповнення енергією батарей не потрібно створювати інфраструктуру, зокрема станції підзарядки, як для більшості сучасних електромобілів". Вирішуються буквально всі основні проблеми електромобілів та автомобілів на водневих двигунах.
На конференції Genepax демонструвало паливну батарею з вихідною потужністю 120 Ватт та паливну систему з виходом 300 Ватт. Під час демонстрації 120 Ватний паливний елемент був запущений водяним насосом від сухої батареї. Після того, як енергія починає вироблятися паливним елементом, система переходить у пасивний режим із вимкненим водяним насосом.
Зараз паливна батарея видає на виході напругу 25-30 В. Усього в батареї близько 40 паливних елементівпо 0.5-0.7 У кожному. Енергетична щільність щонайменше 30мВт/см2. Майданчик, на якому в кожному елементі відбувається реакція, становить 10X10 см.
Genepax спочатку планувало розвивати 500 ватних систем, але зазнало труднощів у забезпеченні матеріалами для МЕА, що призвело до фокусування на виробництві насамперед 300 ватних систем.
У майбутньому компанія планує виробляти 1 кіловатні системи для використання в будинках та електрокарах. Замість використання чисто електричних машин, компанія пропонує використовувати МЕА, як генератори для зарядки другої батареї під час їзди.
Хоча зараз вартість виробництва одного двигуна знаходиться в межах 18522 доларів, при масовому виробництві ціна може бути зменшена в кілька разів аж до 4000 доларів. За такого рівня цін МЕА зможуть щонайменше конкурувати з домашніми системами на сонячних батареях.
Додайте до такого двигуна інше революційне відкриття, яке сталося кількома місяцями раніше. Новий типакумуляції енергії з використанням вуглецевих нанотрубок у підкладці, розроблений Стенфордівським університетом. . Як мінімум, у 10 разів збільшуються ємнісні, зарядні характеристики, Термін життя, і майже в стільки ж разів зменшується вага самого пристрою. Стаття з'явилася у грудневому випуску Nature Nanotechnology 2007 року. Поки що акумуляторами такого роду збираються оснащувати телефони та ноутбуки, проте вже до кінця 2008 року! Лиха біда початок. – Поки ноутбуки та телефони, незабаром – все інше, у тому числі й автомобільні акумулятори. Поєднайте початок випуску розсилки з кінцем – отримайте енергетичну революцію. Вироблення енергії з найдоступнішої речовини на планеті плюс можливість зберігати енергію тривалий час, у великих кількостях у пристроях невеликої ваги та об'єму. Та накласти все це на відпрацьований, надійний метод перетворення енергії гальмування та, взагалі, механічної енергії в електричну, реалізований у Toyota Priuse та Toyota Camryнового покоління. Ось вам і ідеальний автомобіль майбутнього, причому, якщо не буде споруджено штучні серйозні перепони для просування в маси всього цього, - найближчого.
Багато власників машин шукають способи економії палива. Кардинально вирішити це питання дозволить водневий генератордля автомобіля. Відгуки тих, хто встановив собі цей пристрій, дозволяють говорити про істотне зниження витрат під час експлуатації транспорту. Тож тема досить цікава. Нижче йтиметься про те, як зробити водневий генератор власними силами.
ДВЗ на водневому паливі
Протягом кількох десятиліть йдуть пошуки можливості пристосувати двигуни внутрішнього згоряння для повної або гібридної роботина водневому паливі. У Великій Британії ще в 1841 році був запатентований двигун, що працює на повітряно-водневій суміші. Концерн «Цепелін» на початку ХХ століття як рушійну установку своїх знаменитих дирижаблів використовував двигуни внутрішнього згоряння, що працюють на водні.
Розвитку водневої енергетики сприяла і світова енергетична криза, що вибухнула у 70 роках минулого століття. Однак із його закінченням водневі генератори швидко були забуті. І це незважаючи на масу переваг у порівнянні зі звичайним паливом:
- ідеальна займистість паливної суміші на основі повітря та водню, що дає можливість легкого пуску двигуна за будь-якої температури навколишнього середовища;
- велике виділення тепла під час згоряння газу;
- абсолютна екологічна безпека - гази, що відпрацювали, перетворюються на воду;
- вища у 4 рази швидкість згоряння порівняно з бензиновою сумішшю;
- здатність суміші працювати без детонації за високого ступеня стиснення.
Основний технічною причиною, що є непереборною перешкодою у використанні водню як паливо автомобілів стала неможливість вмістити достатня кількістьгазу на транспортному засобі Розмір паливного бакадля водню буде порівняти з параметрами автомобіля. Велика вибухонебезпечність газу повинна унеможливлювати найменший витік. У рідкому вигляді потрібна кріогенна установка. Цей спосіб також мало здійснимо на автомобілі.
Газ Брауна
Сьогодні водневі генератори у автолюбителів набувають популярності. Однак це не зовсім те, про що йшлося вище. Шляхом електролізу вода перетворюється на так званий газ Брауна, який додають до паливної суміші. Основне завдання, яке вирішує цей газ, – повне згоряння палива. Це і служить збільшенням потужності та зниженням витрат палива на пристойний відсоток. Деяким механікам вдалося досягти економії на 40%.
Вирішальне значення кількісному виході газу має площу поверхні електродів. Під дією електричного струму молекула води починає розкладатися на два атоми водню та один кисню. Така газова суміш при згорянні виділяє майже вчетверо більше енергії, ніж при згорянні молекулярного водню. Тому використання цього газу двигунах внутрішнього згоряння призводить до більш ефективного згоряння паливної суміші, зменшує кількість шкідливих викидів в атмосферу, збільшує потужність і зменшує величину витраченого палива.
Універсальна схема водневого генератора
Тим, хто не має здібностей до конструювання, водневий генератор для автомобіля можна купити у народних умільців, які поставили на потік складання та встановлення таких систем. Сьогодні є безліч таких речень. Вартість агрегату та установки складає близько 40 тисяч рублів.
Але можна зібрати таку систему і самостійно – складного в ній немає нічого. Складається вона з кількох простих елементів, з'єднаних в одне ціле:
- Установки для електролізу води.
- Накопичувальний резервуар.
- Уловлювачі вологи з газу.
- Електронний блок управління (модулятор струму).
Нижче наведено схему, за якою можна легко зібрати водневий генератор своїми руками. Креслення головної установки, що виробляє газ Брауна, досить прості та зрозумілі.
Схема не представляє якоїсь інженерної складності, повторити її може кожен, хто вміє працювати з інструментом. Для автомобілів з інжекторною системоюподачі палива необхідно ще встановити контролер, що регулює рівень подачі газу в паливну суміш і пов'язаний з бортовим комп'ютеромавтомобіля.
Реактор
Від площі електродів та їх матеріалу залежить кількість одержуваного обсягу газу Брауна. Якщо як електроди брати мідні або залізні пластини, то реактор не зможе працювати тривалий час через швидке руйнування пластин.
Ідеальним виглядає застосування титанових листів. Однак їх використання підвищує витрати на збирання агрегату в кілька разів. Оптимальним вважається застосування пластин із високолегованої нержавіючої сталі. Метал цей доступний, його не важко придбати. Також можна використовувати бак, що відпрацював, від пральної машини. Складність становитиме лише вирізування пластин потрібного розміру.
Типи установок
На сьогоднішній день водневий генератор для автомобіля може бути укомплектований трьома різними за типом, характером роботи та продуктивністю електролізерами:
Перший тип конструкції цілком достатній для множини карбюраторних двигунів. Відсутня необхідність встановлення складної електронної схеми регулятора продуктивності газу, та й сама збірка такого електролізера не становить складності.
Для потужніших автомобілів краща збірка другого типу реактора. А для двигунів, що працюють на дизельному паливі, та великовантажних машинвикористовують третій тип реактора.
Необхідна продуктивність
Для того, щоб можна було дійсно економити паливо, водневий генератор для автомобіля повинен щохвилини виробляти газ з розрахунку 1 літр на 1000 робочого об'єму двигуна. З цих вимог підбирається кількість пластин для реактора.
Для збільшення поверхні електродів необхідно провести обробку поверхні наждачним папером у перпендикулярному напрямку. Така обробка вкрай важлива - вона збільшить робочу площу і дозволить уникнути прилипання бульбашок газу до поверхні.
Останнє призводить до ізоляції електрода від рідини та перешкоджає нормальному електролізу. Не варто також забувати, що для нормальної роботиелектролізера вода має бути лужною. Каталізатором може бути звичайна сода.
Регулятор струму
Водневий генератор на авто в процесі роботи підвищує свою продуктивність. Це з виділенням тепла при реакції електролізу. Робоча рідина реактора зазнає нагрівання, і процес протікає набагато інтенсивніше. Для контролю за течією реакції використовують регулятор струму.
Якщо не знижувати його, може статися просто закипання води і реактор перестане видавати газ Брауна. Спеціальний контролер, що регулює роботу реактора, дозволяє змінювати продуктивність зі збільшенням обертів.
Карбюраторні моделі обладнають контролером із звичайним перемикачем двох режимів роботи: "Трасса" та "Місто".
Безпека встановлення
Багато умільців розміщують пластини у пластикових ємностях. Не варто заощаджувати на цьому. Потрібен бак із нержавіючого металу. Якщо його немає, можна використовувати конструкцію із пластинами відкритого типу. В останньому випадку необхідно застосовувати якісний ізолятор струму та води для надійної роботиреактора.
Відомо, що температура горіння водню становить 2800. Це вибухонебезпечний газ у природі. Газ Брауна – не що інше, як «гримуча» суміш водню. Тому водневі генератори на автомобільному транспорті вимагають якісного складання всіх вузлів системи та наявності датчиків для стеження за перебігом процесу.
Датчик температури робочої рідини, тиску та амперметр не будуть зайвими у конструкції установки. Особливу увагу варто приділити гідрозатвору на виході з реактора. Він життєво необхідний. Якщо відбудеться запалення суміші, такий клапан запобігає поширенню полум'я в реактор.
Водневий генератор для опалення житлових та виробничих приміщень, що працює на тих же принципах, відрізняється у кілька разів більшою продуктивністю реактора. У таких установках відсутність гідрозатвору становить смертельну небезпеку. Водневі генератори на автомобілях з метою забезпечення безпечної та надійної роботи системи також рекомендується обладнати таким зворотним клапаном.
Поки що без звичайного палива не обійтися
У світі є кілька експериментальних моделей, що повністю працюють на газі Брауна. Однак технічне рішенняпоки що не досягли своєї досконалості. Найпростішим жителям планети такі системи недоступні. Тому поки що автоаматорам залишається задовольнятися «кустарними» розробками, які дають змогу скоротити витрати на пальне.
Трохи про довірливість та наївність
Деякі підприємливі ділки пропонують продаж водневий генератор на авто. Розповідають про обробку лазером поверхні електродів або про унікальні секретні сплави, з яких вони виготовлені, спеціальні каталізатори води, розроблені в наукових лабораторіях світу.
Все залежить від можливості думки таких підприємців до польоту наукової фантазії. Довірливість може зробити вас за ваші кошти (іноді навіть не малі) власником установки, у якої через два місяці експлуатації руйнуються контактні пластини.
Якщо ви вирішили в такий спосіб економити, то краще збирати установку самостійно. Принаймні, не буде на кого потім нарікати.
Умільців збирати всілякі механізми із підручних коштів у нашій країні завжди вистачало. Підтвердженням цих слів виступають радянські журнали великим тиражем (не згадуватимемо назви), передачі на кшталт «Очумелі ручки», книги «Зроби сам», та численні відео в інтернеті. У цій статті розберемо двигун на воді.
Визначення
Усі пристрої, які створені для перетворення енергії на механічну роботу, називаються двигунами.
Двигун на воді – визначення розмите. Під ним можна мати на увазі:
- гвинтові двигуни човнових типів (може використовувати двигун внутрішнього згоряння на воді, паровий та інші);
- двигуни на реактивної тяги(гідроцикли, БТР і знову-таки підводні човни);
- генератор, що перетворює енергію води на механічну роботу (двигун, що працює на воді);
- паровий двигун (двигун, що працює на воді, через простоту будови розглянуто в деталях не буде).
Паровий двигун влаштований подібним чином: у котел заправляється пальне, в циліндрі закипає вода, важкий поршень зверху під тиском піднімається доти, доки не відкриється клапан циліндра. За рахунок поршня починає рухатися механізм.
Про гвинтові двигуни
У водному транспортіпереважно використовується наступний принцип: до двигуна (парового, електричного, дизельного, бензинового та, з меншою ймовірністю, газового) приєднують гвинт певних параметрів.
Про двигуни на реактивній тязі
За влаштуванням - воду пропускають через себе за рахунок гвинтів (у ракет трохи інший принцип). Особливість полягає в спрямованій струмені, за рахунок якої об'єкт починає рухатися. Для наочного уявлення варто згадати принцип роботи водяного насоса. Перевагами подібної системиє ефективність роботи при високих оборотах та відносна безшумність.
Про водні генератори
Якщо постає питання «як зробити двигун на воді?», то за рахунок обертання гвинта можна привести в рух ротор. Він, своєю чергою, викликає у котушках провідника магнітну індукцію. Вона викликає змінний струм. Струм або безпосередньо рухає об'єкт, або накопичує заряд в батареї. З батареї вже йде розподіл потреби.
Принцип збирання
Розберемо зразкову структуру ланцюга, що використовує електрогенератор, і причепимо до нього двигун на реактивній тязі. Це наочно покаже, як працює певний елемент. Ланцюг буде складатися з наступних компонентів: лопаті для генератора, що обертаються. змінного струму, перетворювача змінного струму на постійний, акумулятора, сумісного електродвигуна, системи реактивної тяги.
Задля більшої працездатності генератора потрібно хоча б приблизно представляти швидкість обертання ротора. Відштовхуючись від швидкості обертання, отримуємо уявлення про потужність, яку має виробляти генератор.
Електричний асинхронний генератор змінного струму складається зі статора (нерухомої частини) і ротора (обертається). Статор складається з блоку накладених один на одного листів металу діелектрика (що не проводять струм) з вирізаними наскрізними пазами, і магнітних котушок, що вставляються в них. Котушки не повинні стикатися з блоком. Для цього використовуються спеціальні прокладки всередині і стрілки зовні з ізолюючого матеріалу. За межі пазів вони не повинні виступати. Також ізолюються котушки одна від одної. Форма та елементи ротора можуть відрізнятися один від одного.
Візьмемо за основу двигуни на воді своїми руками з розрахунком на три фази, оскільки цей вид найпоширеніший. Це означає, що буде використано три котушки однакових розмірів. У домашніх умовах при напрузі 220 вольт постійного струмув 19 ампер, знадобиться провід з перетином 1,5 міліметра. Працюватиме за умови споживання не вище 4,1 кіловата. Варто також врахувати частоту обертання. Кількість обертань за секунду вимірюється в герцах. У Росії прийнято чистоту 50 Герц на секунду для електроніки. Провіди на виході з'єднуються «трикутником» або «зіркою».
Про фізику
Ватт представляє твір ампер на вольт. Кіловатт – це 1000 ват. Вольт дорівнює твору Ампер (сила струму) на Ом (опір). Додаючи витки, ви збільшите потужність генератора, але й необхідну роботу при обертанні ротора. У даному випадкурекомендується відштовхуватися від вимог акумулятора споживання, а чи не віддачу.
Зрозуміло, можна зробити розрахунки майбутнього виробу, але з метою безпеки рекомендується поекспериментувати з малою потужністюручного генератора, тому що без досвіду з першого разу зібрати повністю робочу модель не вдасться. Причиною цього можуть бути дрібні недоліки, невідповідні матеріали та інше, а наслідком порушення техніки безпеки - чиєсь життя. Використовуйте для початку акумулятор на 12 вольт і дріт меншого діаметра. Як ротор - простий феромагнітний сердечник (залізний циліндр підійде). Для початку можна зробити автомобільний двигун на воді для якої-небудь машини.
З генератора змінного струму потрібно зробити ланцюг із трансформатора ( високої напругив низький), 4 діоди прямокутником (односторонній рух), конденсатор (для безперебійності), резистор і стабілітрон (обмеження по верхній та нижній планці) та останнім регулятор. Весь ланцюг підключається до накопичувальної батареї. Від батареї безпосередньо двигун під гвинт. Двигун можна аналогічний виготовити.
З двигуна для реактивного руху робиться витяжка із дротів (з гідроізоляцією) або бобіна. Подовження розміщується біля нижньої основи човна. Гвинт прикріплюється до нього. Форма гвинта, кути та кількість пелюсток на розсуд.
У маленькому розмірі вийде човен із ручною підзарядкою та соплом, що забезпечить високу швидкість. Якщо масштаб збільшити, то при правильному підходівийде потужний двигунна воді, а головне, з'являться навички.
На замітку
- Обов'язково використовуйте амперметр.
- Сила струму залежить від споживання та варіюється в залежності від нього.
- Провідники мають бути покриті ізоляцією та не пошкоджені.
- Для вставки провідників у пази може використовуватись спеціальний інструмент або гумовий молоток.
- До відкритих елементів не можна торкатися, поки вони працюють.
- Після вимкнення двигуна в ньому залишається залишковий заряд, варто дочекатися поки надлишок вийде або зняти його за допомогою додаткового приладу.
- Для зручності слід підключити розривники ланцюга, щоб легко можна було вимкнути двигун на воді.
- Можливо, варто подумати про систему охолодження;
- Важливим елементомможе стати реле для контролю напруги та пристрій захисного відключення.
Унікальний винахід
Сьогодні люди все більше уваги звертають на екологію, а саме, на цей фактор безпосередньо впливає людська діяльність, а також її дітища. Наприклад, автомобілі. Представники цього виду транспорту викидають в атмосферу просто неймовірну кількість вихлопів щодня. Ці шкідливі речовинидуже сильно впливають на стан і планети в цілому. У світі щохвилини стає все більше автомобіліввідповідно, і викидів теж. Тому, якщо зараз не зупинити це забруднення, завтра може бути вже пізно. Розуміючи це, японські розробники зайнялися виробництвом екологічного двигунаякий би не впливав на стан навколишнього середовища таким згубним способом. І ось, компанія Genepax представила світ дітище сучасного екологічно чистого виробництва - двигун внутрішнього згоряння на воді.
Переваги двигуна на воді
Стан навколишнього середовища, а також дефіцит бензину змусив розробників задуматися над просто неймовірною концепцією – створенням двигуна на воді. Сама думка вже ставила під сумнів успіх цього проекту, але вчені з Японії не звикли здаватися без бою. Сьогодні вони з гордістю демонструють принцип роботи даного двигуна, який можна заправляти річковою чи морською водою. «Це просто дивовижно! - твердять в один голос експерти з усього світу, - який можна заправляти звичайною водою, у своїй шкідливі рівні нулю». За словами японських розробників, лише 1 літра води вистачить на те, щоб їхати на швидкості 90 км/год цілу годину. При цьому дуже важливою деталлю є те, що двигун можна заправляти водою абсолютно будь-якої якості: автомобіль їхатиме до тих пір, поки у вас буде ємність з водою. Також завдяки ДВС на воді не потрібно буде будувати масштабних станцій для підзарядки батарей, які знаходяться в автомобілі.
Принцип роботи нового пристрою
Двигун на воді назвали Water Energy System. Особливих відмінностей дана системавід водневої немає. Двигун на воді побудований точно за таким же принципом, як і його побратими, які як паливо використовують водень. Як розробникам вдалося з води отримати паливо? Справа в тому, що японські вчені винайшли нову технологіюяка заснована на розщепленні води на кисень та водень за допомогою спеціального колектора з електродами мембранного типу. Матеріал, з якого складається колектор, вступає в хімічну реакцію з водою і розщеплює молекулу на атоми, тим самим забезпечуючи двигун паливом. Всі подробиці технології розщеплення нам дізнатися не вдалося, т.к. розробники ще не встигли одержати патент на свій винахід. Але сьогодні вже сміливо можна говорити, що цей двигун на воді здатний зробити справжній переворот у світі автомобілебудування. Крім того, що цей агрегат повністю екологічний, він ще й довговічний! Унікальна технологіявикористання води робить апарат практично невбивним.
Прогнози на майбутнє
Вже незабаром буде винайдено новий автомобіль з двс на воді в Осаці. Це буде зроблено для того, щоб розробники змогли запатентувати свій винахід. За попередніми оцінками, вчені кажуть, що складання такого приладу на сьогоднішній момент коштує 18 тисяч доларів, але незабаром за рахунок масового виробництва ціну вдасться знизити в 4 рази, тобто до 4 тисяч доларів за один двигун на воді.
Це просто приголомшливий винахід, який покликаний врятувати наш світ від:
- Бензинової кризи.
- Глобального потепління через забруднення атмосфери
Сподіваємося, що незабаром двигун надійде в масове виробництво, і все більше автомобільних заводівбудуть використовувати його у своїх моделях.
