Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2011 № 05

Я вызвал охрану, чтобы пассажира перенесли в его каюту. Когда действие снотворного кончится, он, скорее всего, не вспомнит нашего разговора. По должностной инструкции я обязан доложить о его состоянии в медицинскую службу в космопорте прилета. И дальнейшую судьбу пассажира буду решать уже не я.

Я ждал охрану и смотрел на звезды, на мириады светящихся огоньков во тьме и думал о том, что если баланс света и тьмы смещен, то скорее уж в сторону тьмы.

От раздумий меня отвлекло покашливание моего невольного пациента. Вскоре его дыхание восстановилось, но я был готов поклясться, что в момент кашля с губ сорвалось маленькое облачко тьмы. Мгновение оно парило в воздухе, а потом растаяло без следа.

В этом выпуске ПБ мы поговорим о том, как усовершенствовать двигатель внутреннего сгорания, каким образом использовать кладовые Солнца и можно ли устроить землетрясение, просто подпрыгнув.

ДВИГАТЕЛЬ НА ЭФФЕКТЕ ДЭВИДСОНА

В своем письме 8-классник Александр Федоров из г. Егорьевска Московской области напоминает нам, что в современных двигателях внутреннего сгорания, кроме обычных видов топлива, используют метан, водород, биотопливо… И каждому из них присущи свои недостатки.

Бензин вредит окружающей среде, природный газ может рано или поздно закончиться. Биотопливо, как показывает практика, сложно в производстве и дороже обычного. Водород тоже пока дорог в производстве, к тому же взрывоопасен и его довольно трудно хранить…

Поэтому Саша предлагает использовать известный в физике эффект И. Дэвидсона. Если в пробирку с растительным маслом ввести с помощью пипетки капельку воды диаметром около 1 мм, а затем начать подогревать пробирку на спиртовке, то можно заметить, как капля сначала медленно погружается, а в момент закипания происходит микровзрыв, поскольку вода превращается в пар, который занимает куда больший объем. Кроме того, смесь масла с кислородом образует взрывчатую смесь…

Вот это явление Саша и предлагает использовать в камере сгорания ДВС нового типа. Двигатель этот должен работать следующим образом. На первом такте происходит впуск в камеру сгорания масла, смешанного в карбюраторе с воздухом. Затем с помощью иглы в эту смесь вводится капля воды. Для того чтобы произошел взрыв, необходимо предварительно камеру сгорания нагреть до температуры 250 °C. (Проще всего, по мнению автора изобретения, это сделать с помощью обычного бензина, на котором двигатель запускается и разогревается до рабочего состояния.) После взрыва температура в камере сгорания поднимется примерно до 1500 °C и произойдет рабочий такт двигателя. А в последнем такте производится выпуск отработанной смеси из камеры сгорания. Затем все повторяется снова…

К своему письму Саша приложил подробные чертежи и схему работы нового двигателя.

Все, казалось бы, замечательно. Но… Как известно, добавлять воду в топливо пытались уже неоднократно самыми разными, порой весьма хитроумными способами. И до сих пор результат получить не удалось.

Дело в том, что плохо контролируемая детонация в камере сгорания, как правило, приводит к повышенному износу деталей двигателя, резкому сокращению срока его службы. А ведь такой двигатель требует еще и дополнительного усложнения конструкции.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Как бы продолжая рассуждения Александра Федорова по поводу усовершенствования двигателей, 7-классник Александр Табанин из г. Сосновый Бор Ленинградской области предлагает модернизировать систему охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Для этого автор намерен использовать рубашку цилиндров с выравнивающей температурой и термобатарею.

При работе двигателя тепло от стенок цилиндров передается выравнивающей среде — теплоносителю, а от нее рубашке. А та, в свою очередь, контактирует с горячими спаями термобатареи. А холодные спаи той же батареи выведены наружу и обдуваются воздухом охлаждающего вентилятора.

В итоге и цилиндры не перегреваются (в обычном двигателе их все равно приходится принудительно охлаждать), и вырабатывается электричество, которое можно использовать, например, для подзарядки аккумулятора.

Как видите, предложение довольно простое и вполне осуществимое. Но тогда почему его никто до сих пор не осуществил на практике? Неужто только наш читатель до него додумался? А все дело в том, что подобные термоэлектрические преобразователи имеют КПД меньше, чем у паровоза, и вследствие этого малую электрическую мощность.

Их неоднократно пытались усовершенствовать (см. например, а.с. СССР А.В. Косарева из г. Оренбурга, зарегистрированное в 1990 г.). Но все равно даже самые лучшие термогенераторы, основанные на эффекте Зеебека, имеют КПД не более 15 %. Но при этом они требуют использования специальных и довольно ядовитых материалов (например, сплавы висмут — сурьма). Поэтому современные производственники предпочитают и не возиться с подобными конструкциями, уповают на гибридные силовые установки, использование топливных элементов.

КЛАДОВАЯ СОЛНЦА

«Последние десятилетия все большее практическое значение приобретает использование в быту солнечной энергии, — пишет нам из г. Астрахани Наталья Карамышева. — При этом свет преобразуется в электричество с помощью фотоэлементов, либо солнечное тепло используется для нагрева воды в специальных коллекторах, а далее горячая вода идет на отопление, купание, мытье посуды.

Но тогда наблюдается досадная природная аномалия. Летом тепла предостаточно, приходится даже включать кондиционеры, чтобы охладить помещение. А зимой, напротив, тепла не хватает. Так неужто нет таких материалов, которые бы, будучи нагреты летом, затем отдавали тепло зимой? Если нет, то надо дать заказ материаловедам о разработке подобных материалов…»

Наташа права: такая проблема действительно существует. Недавно очередную попытку разрешить ее предприняли американские химики. Они полагают, что запасать солнечную энергию в электроаккумуляторах, чтобы потом снова превращать в тепло, процесс трудоемкий и дорогостоящий. Проще и выгоднее забирать тепло напрямую, химическим путем, изменяя энергетическое состояние молекул.

В таком виде тепло можно было бы хранить очень долго, а в нужный момент легко отобрать. Для этого нужно лишь заставить молекулу войти в химическое общение с неким катализатором, после чего она вернется в прежнее энергетическое состояние и окажется вновь способна аккумулировать солнечные лучи.