Юный техник, 2003 № 03

Итоги испытаний показали, что паромобили по надежности вряд ли уступят обычным авто. При этом они практически не будут загрязнять окружающую среду, поскольку дают на выхлопе чистую воду.

Компания Enginion надеется, что со временем паровая тяга, вытеснив все прочие двигатели, вернется даже на железную дорогу. «Обычно паровые машины ассоциируются у людей с дымом, шумом и неуклюжими механизмами, — говорит Оливер Меллер. — Однако сейчас уже не надо «поднимать пары», как в былые времена, прежде чем тронуться с места. Не стоит также и бояться, что паровой котел взорвется. Хотя бы потому, что в привычном понимании его попросту нет…»

Паровая тележка Ж.Кюньо.

Паромобиль XIX века.

Вода не нужна?

Идея современной паровой машины, не загрязняющей окружающую среду, родилась в IAV, берлинской исследовательской фирме, которая специализируется на разработке необычных двигателей. В декабре 2000 года шестеро ведущих разработчиков, включал Меллера, выкупили у IAV эту разработку и организовали собственную фирму. Так появилась компания Enginion, которая намерена в ближайшем будущем запустить паровой двигатель в массовое производство.

Когда в марте 2001 года фирма представила прототип своего двигателя на всеобщее обозрение, выяснилось, что он по существу представляет собой некий гибрид паровой машины и роторного двигателя внутреннего сгорания. Работает он так.

При запуске двигателя пары топлива и воздуха смешиваются в кольцеобразной камере сгорания, а затем воспламеняются с помощью электрической искры. Образующиеся горячие газы отводятся через два теплообменника. Больший из них — первичный теплообменник — кипятит воду и доводит пар до температуры 500 °C. После этого пар прокачивается через вторичный теплообменник меньшего размера, который выполняет функции пароперегревателя. Там поступившие из камеры сгорания газы разогреваются примерно до 900 °C. Система электронного впрыска пропускает пар через клапан в поршневую камеру, где он проворачивает изогнутый поршень, который, в свою очередь, вращает ведущий вал.

По мере охлаждения пар выходит из камеры и отдает остатки тепла подводимой воде, конденсируется и вновь оказывается в водяном баке. Таким образом, система практически не требует долива.

Жизнь без смазки

Основная функция любой паровой машины — извлечение энергии пара, находящегося под высоким давлением, и преобразование ее в движение, как правило, путем перемещения поршня в цилиндре. Роторный двигатель Enginion — не исключение. Но его главный секрет кроется в искусном использовании современных материалов, помогающих избавиться от недостатков, присущих традиционным двигателям.

Например, до сих пор «ахиллесовой пятой» обычных паровых двигателей считалась утечка смазки в паровую систему. Там масло вступает в реакцию с горячим паром и разрушается. Это влечет за собой необходимость постоянного пополнения масла и регулярной очистки паровой системы. Ведь загрязнение воды уменьшает теплоемкость пара, что приводит к снижению КПД двигателя.

Изготовив поршни и большинство других компонентов из материалов, не требующих смазки, конструкторы Enginion избавились от перечисленных проблем одним махом. Правда, им потребовалось четыре года, чтобы найти нужную керамику на основе углеродного волокна для поршней и поршневых колец, а также разработать композит для внутренней облицовки стальных цилиндров.

По словам Меллера, новые материалы обеспечивают сверхмалое трение и невероятно износоустойчивы. В процессе обкатки двигателя частицы углерода переносятся от поршня на облицовку. После этого взаимодействие практически сводится к нулю — коэффициент трения падает до 0,008. Это даже меньше, чем при скольжении на коньках.

Камера сгорания тоже изготовлена из пористой керамики. Причем выглядит она на редкость необычно. Плод конструкторской мысли Франца Дурста и его коллег из немецкого Университета Эрланген-Нюрнберг представляет собой керамическую болванку из волокон оксида алюминия или карбида кремния. Однако, если взглянуть на нее через микроскоп, видно, что вся структура изрешечена крошечными порами. Каждая из них работает как миниатюрная камера сгорания, обеспечивая идеальную среду для сжигания топлива. Оно сгорает без остатка при оптимальной температуре около 1200 °C.

Схема парового двигателя нового поколения.

Паромобиль XXI века (Idea-Fabia).

В процессе испытаний разработчики обнаружили, что их паровой двигатель выбрасывает практически чистый углекислый газ. А количества окиси азота и угарного газа не превышают десяти частей на миллион — это примерно один процент от обычного выброса большинства современных двигателей внутреннего сгорания. Причем конструкторы рассчитывают, что им удастся сократить и эти выбросы как минимум вдвое.