Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2005 № 05

Когда поршень этого цилиндра откроет ряд отверстий, воздух через них выйдет. Затем поршень пойдет обратно и начнет сжимать его. На этом этапе происходит сжатие воздуха и некоторое накопление энергии. Эта энергия будет частично возвращена на вал при очередном расширении воздуха.

При таком способе работы происходит излишний выброс горячего воздуха, а значит, повышается расход топлива и потеря мощности. Добавим, что в конструкции нашего читателя цикл не был замкнут. Но благодаря этому двигатель получился предельно простым.

Замкнуть цикл не так уж сложно. Нужно лишь соединить впуск и выхлоп через дополнительный теплообменник, который обдувается струей свежего воздуха или охлаждается водой. В таком виде двигатель, работая от любого источника тепла — керосина, газа, дров, годится для привода электрогенератора.

Мощность его, по нашим расчетам, близка к сотне ватт при рабочем объеме расширительного цилиндра всего 0,1 л и скорости вращения вала около 100–120 об/мин.

Повысить мощность и экономичность двигателя можно за счет улучшения распределения горячего воздуха. Для этого нужны управляемые золотники или клапаны, открывающиеся для впуска горячего воздуха в расширительный цилиндр при достижении поршнем верхней мертвой точки и закрывающиеся после прохождения поршнем 1/3 — 1/4 хода. В идеале для этого нужны электромагнитные клапаны, управляемые при помощи пары контактов, замыкаемых, например, профилированным кулачком на валу. Такая система позволяет регулировать продолжительность впуска воздуха в расширительный цилиндр и тем самым увеличивать крутящий момент. Это полезно при движении на подъеме.

Неплохой результат можно получить и при помощи клапанов, открываемых толчком поршня (рис. 2).

С такими клапанами двигатель приобретает способность автоматически приспосабливаться к условиям дороги. При замедлении скорости на подъеме или на плохой дороге в цилиндр будет поступать больше воздуха, крутящий момент двигателя возрастет и скорость увеличится.

При движении по хорошей дороге с большой скоростью уменьшится масса поступающего в расширительный цилиндр воздуха, увеличится степень его расширения, а значит, увеличится КПД двигателя.

Таким образом, мы получаем двигатель не только бесшумный, но и не нуждающийся в коробках передач или вариаторах.

В. МАЛЬЦЕВ

Рисунки автора

С точки зрения чистой термодинамики безразлично, в каком устройстве мы воздух сжимаем и в каком расширяем. В начале 70-х годов прошлого века в Германии был построен автомобильный газотурбинный двигатель замкнутого цикла. В нем воздух сжимался центробежным компрессором и расширялся на лопатках турбины диаметром не более 10 см. Ради увеличения мощности воздух в него был первоначально закачан под давлением в несколько атмосфер. Но при этом начала сказываться его вязкость, и необходимую мощность получить не удалось.

Тогда конструкторы заменили воздух смесью водорода с углекислым газом и получили от двигателя все расчетные параметры. При испытаниях на улицах города оснащенный им легковой автомобиль показал расход топлива 8 литров на 100 км. Тот же автомобиль со штатным двигателем внутреннего сгорания расходовал топлива почти вдвое больше. Работа продолжения не имела.

Однако следует заметить, что газовые турбины столь малого диаметра изначально имеют очень низкий КПД и он дополнительно снижается при уменьшении скорости. В то же время поршневые машины эффективны при любых размерах и на любой скорости. Можно предположить, что аналогичный поршневой двигатель замкнутого цикла позволил бы снизить расход топлива в этом автомобиле до 5–6 литров на 100 км.

В прошлом выпуске рубрики мы начали рассказ о фотоаппаратах. Продолжаем.

Аббревиатура ZOOM после расшифровки и перевода означает — «объектив с переменным фокусным расстоянием».

В оптике фокусным расстоянием называется дистанция между фокусом линзы — точкой, в которую собираются световые лучи, и оптическим центром самой линзы.

Опытные фотографы знают: чем большее фокусное расстояние указано на оправе объектива, тем больше он способен приближать объект. Скажем, если объектив с фокусным расстоянием в 100 мм лучше всего подходит для съемки портретов, то объектив с фокусным расстоянием в 1000 м, как сильный бинокль, подходит больше для съемки диких животных с большого расстояния, самолетов в небе и прочих удаленных объектов.