Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 05

Кюньо тогда не повезло: во время испытаний механик не справился с управлением, паровик врезался в стену и котел его взорвался. И это была первая, но вовсе не последняя авария парового котла, и потому, в частности, паровики не выдержали конкуренции с двигателями внутреннего сгорания. Но некоторое время паромобили все-таки успешно конкурировали с автомобилями и даже ставили мировые рекорды скорости. Так, в 1910 году именно паромобиль первым в мире преодолел рубеж скорости 200 км/ч. Столь быстро в ту пору не летали даже аэропланы…

А чтобы показать преимущества паровой машины перед двигателем внутреннего сгорания, американцы в начале прошлого столетия демонстрировали такой рекламный трюк.

Паромобиль упирали передним бампером в прочную стену, давали полный газ — и колеса крутились на месте, пока не протирались и не взрывались покрышки. Двигателю же подобные перегрузки были нипочем. Более того, паромобиль не имел коробки скоростей, а смена хода с переднего на задний производилась одним движением.

Развести пары тоже было минутным делом. Автоматический котел разогревался всего за минуту, а не за 30–40 минут, как того требовали, скажем, паровозные котлы. И, тем не менее, как сказано, от паровых котлов все же пришлось отказаться из-за низкой надежности.

Р. Стирлинг— один из изобретателей двигателя внешнего сгорания.

Макет двигателя внешнего сгорания и его схема.

Цифрами обозначено: 1— холодный воздух; 2— поршень; 3— горячий воздух.

«Все это уже в прошлом», — уверяет Оливер Меллер, вице-президент немецкой фирмы Enginion , которая недавно продемонстрировала всему миру серьезность своих намерений в отношении пара, установив экспериментальный паровой двигатель нового поколения под капотом автомобиля Idea-Fabia .

Итоги испытаний показали, что современные 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. А что касается надежности… Не стоит бояться, что паровой котел взорвется. Хотя бы потому, что в привычном понимании его попросту нет…

Дело в том, что еще в начале XX века американскими изобретателями братьями Добль был создан и серийно выпускался до 1914 года особый агрегат — парогенератор. Он состоял из десятка плоских трубчатых змеевиков, размещенных в корпусе из жаропрочной стали, стенки которого для уменьшения потерь тепла с внутренней стороны также были увиты трубками с водой. Горелка помещалась сверху, выхлоп — снизу. Парогенератор отличался от обычного котла прежде всего тем, что воду в него под давлением накачивали насосом. Количество ее очень невелико и точно соответствовало потребностям паровой машины в данный момент. Такой способ работы делал парогенератор абсолютно взрывобезопасным.

В случае же разрыва трубки пар спокойно вытекал в топку, а автоматика отключала горелку. Подобный случай, к слову, произошел лишь однажды после пробега в 200 000 км. А узнали об этом лишь случайно, начав выяснять, почему машина не заводится. Ремонт занял не более часа и свелся к замене вышедшего из строя змеевика.

Раз уж мы заговорили о надежности, добавим к сказанному, что в США сохранились два «Добль-Беслера», выпущенных в 20-е годы XX века. Они и поныне в работоспособном состоянии, хотя пробег каждого уже превысил 900 000 км.

Одна из моделей двигателя Стирлингаи ее детали (внизу).

А еще паровая машина интересна тем, что «всеядна». Вместо высокооктанового бензина пар можно получать с помощью дров, угля, газа, нефти и нефтепродуктов… В общем, всего, что только может гореть.

Именно это, кстати, недавно продемонстрировала компания Cyclone Power Technologies , которая разработала двигатель внешнего сгорания Cyclone, объединивший современные материалы с паровыми технологиями XIX века.

Для ясности добавим, что двигатель внешнего сгорания использует цикл Рэнкина. Выглядит это так. Перед сжиганием твердое топливо (трава, ветки, опилки и т. д.) измельчается в пыль, а жидкое топливо, если таковое вдруг окажется поблизости, просто впрыскивается в камеру сгорания вместе с воздухом. Электрическая искра поджигает горючую смесь.

В отличие от двигателей внутреннего сгорания, Cyclone позволяет топливу гореть долго, почти как дровам в печи или в камине. Сгорая, топливо нагревает трубки, по которым циркулирует вода. Жидкость переходит в состояние перегретого пара с температурой около 600 °C. Затем через систему клапанов пар под давлением более 200 атм попадает в полдюжины паровых цилиндров, которые и обеспечивают вращение главного вала. Покинув цилиндры, пар отправляется в конденсор, охлаждаемый вентилятором, и вновь превращается в воду. Попутно пар подогревает воздух, подаваемый в камеру сгорания в составе горючей смеси, чтобы облегчить зажигание.

Сконденсировавшаяся вода направляется помпой высокого давления вновь в пароперегреватель, и цикл повторяется.

Двигатель Cycloneработает по замкнутому циклу Рэнкина и не требует дозаправки водой.

Схема цикла Рэнкина .

Цифрами обозначено: 1— вход тепла; 2— теплообменник; 3— турбина/генератор; 4— помпа; 5— конденсатор; 6— отработанное тепло.

У двигателя внешнего сгорания есть масса достоинств. Во-первых, его мощность (для Cyclone она составляет 100 л.с.) не зависит от качества топлива; он может работать практически на чем угодно. Во-вторых, паровые цилиндры, как уже говорилось, дают максимальный крутящий момент на любых оборотах двигателя, начиная с самых малых, поэтому им не нужна сложная трансмиссия с коробкой передач — вал можно напрямую подсоединять к колесам или к генератору электрического тока. В-третьих, двигатель работает по замкнутому циклу — вода в нем циркулирует в замкнутом объеме и не нуждается в восполнении, как это было с паровозами.